Dedicada à Redução de Custos, Aumento de Produtividade e Manutenção Industrial na Mina e na Planta
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Eliminação do fenômeno preg-robbing no circuito POX
 José Augusto Dumont, Glécio Franklin de Oliveira, Alderney Alexander Moreira
 
O Complexo Córrego do Sítio fica localizado no município de Santa Bárbara (MG), sendo constituído por duas minas subterrâneas, que extraem minério sulfetado e uma mina céu aberto, que extrai minério oxidado. O processo de tratamento dos minérios é feito por duas unidades de beneficiamento, planta sulfetado (POX) e planta oxidado (Heap Leach).
 
Na planta sulfetado, a rota de processo existente contempla uma etapa denominada tratamento mecânico, que consiste nas etapas de britagem, moagem, gravimetria, flotação e espessamento; e uma etapa denominada tratamento químico, que contempla os estágios de oxidação sob pressão (POX), CCD (lavagem em contra corrente), CIL (carbon in leach - lixiviação e adsorção), eluição e eletrólise.
 
A figura a seguir representa de forma simplificada o processo produtivo da planta sulfetado de Córrego do Sítio:
 

 
O processo de lixiviação (etapa CIL) foi projetado para atingir uma recuperação de ouro de 95%, sendo que a etapa de lixiviação fica após o tratamento do concentrado de flotação na etapa de oxidação sob pressão. Esta oxidação é realizada com o uso de uma autoclave, que ao realizar a oxidação dos minerais de enxofre contidos no concentrado de flotação (arsenopirita principalmente), libera o ouro contido nestes sulfetos, possibilitando assim a recuperação do metal na etapa de lixiviação. Desde o startup do circuito (realizado em janeiro de 2012), a recuperação do circuito CIL se manteve próxima ao patamar de projeto. No entanto, a partir do mês de setembro de 2013, ocorreu uma redução significativa no desempenho do circuito, conforme pode ser visto no gráfico a seguir:
 

 
Em paralelo, desde as primeiras manutenções preventivas da autoclave, era observada a formação de lockup de ouro dentro do equipamento, em especial nas partes construídas em titânio. A massa de ouro retida era equivalente a mais de 10% do total de ouro alimentado no equipamento.
 
Dado o significativo impacto desta redução de recuperação no resultado do complexo, foi criada uma equipe para identificação das causas e resolução do problema, composta por membros das áreas de operação e processo de Córrego do Sítio e área de metalurgia corporativa da AngloGold Ashanti.
 
Identificação das Causas
 
Gold Deportment
 
Uma primeira etapa para entendimento das causas da queda de recuperação foi à realização de um estudo de mineralogia dos fluxos principais que compõem as etapas de oxidação sob pressão e CIL. Neste estudo (chamado Gold Deportment), foram avaliados os seguintes pontos:
 
a)        Alimentação da autoclave (concentrado de flotação);
b)        Descarga da autoclave (alimentação do CIL);
c)         Rejeito do CIL.
 
Neste estudo, quatro importantes informações para entendimento do problema foram fornecidas:
 
i.          Existência de TOC (Total Organic Carbon – carbono orgânico) no minério;
ii.         Existência de quantidade significativa de ouro no rejeito do CIL contida em TOC;
iii.        Não foi identificado ouro contido em TOC no concentrado de flotação;
iv.        Existência de ouro contido em TOC na alimentação do CIL.
 
As figuras demonstram os resultados obtidos do Gold Deportment:
 

 

 
Esta primeira informação indicou a presença de preg-robbing no circuito, e que este fenômeno ocorria na etapa de oxidação sob pressão, uma vez que não foi registrada ocorrência de ouro em TOC antes da autoclave (concentrado de flotação); e após esta etapa o fenômeno foi identificado, mesmo antes da entrada de cianeto no circuito, que ocorre somente na etapa do CIL.
 
Nas etapas seguintes do trabalho, foram detalhados os fatores que levam a ocorrência deste fenômeno.
 
Consultoria Sherritt
 
Em parceria com a empresa fabricante da autoclave (Sherritt), foram realizados estudos profundos dos parâmetros de operação utilizados no circuito até então, sendo os principais pontos identificados:
 
i.          Existência de ouro solúvel (lixiviado) na descarga da autoclave;
ii.         Autoclave operando com altas concentrações de cloreto em solução;
iii.        Autoclave operando com altas pressões parciais de oxigênio.
 
Os gráficos a seguir mostram de forma resumida alguns dados avaliados durante esta etapa do estudo:
 

 
A ocorrência de ouro solúvel na descarga da autoclave demonstra a ocorrência de um processo de lixiviação anterior à etapa do CIL e promovido por um agente diferente do cianeto.
 
No projeto inicial da autoclave foram previstas condições de operação para promover a oxidação de mais de 99,5% dos sulfetos presentes no concentrado de flotação. Este parâmetro foi adotado a partir de testes de bancada realizados junto ao fabricante, objetivando com a alta taxa de oxidação liberar todo o ouro incluso em sulfetos alimentado no equipamento, e com isso ter-se uma melhor recuperação no CIL. Evidentemente, as condições de oxidação previstas para a oxidação dos sulfetos promoviam também a oxidação de outros minerais existentes no concentrado de flotação.
 
No entanto, durante a operação do circuito ocorreu uma alteração entre os minérios estudados durante o projeto e os que efetivamente alimentaram o circuito. Esta alteração não levou a mudanças significativas com relação aos minerais de ouro presentes, mas apresentaram mudanças importantes com relação a duas espécies químicas:
 
i.          Presença de TOC (não identificado durante a etapa de projeto);
ii.         Aumento na concentração de cloretos no minério.
 
Este aumento na concentração de cloretos, associado às condições oxidantes de operação da autoclave levou primeiramente à elevação significativa das concentrações de cloreto em solução no interior do equipamento. Esta elevação da concentração de cloretos em solução, associada ao meio oxidante existente no interior da autoclave (promovido pelas altas taxas de oxigênio utilizadas, com o objetivo de aumentar o grau de oxidação de sulfetos), criou condições para que o complexo AuCl2 (formado pela reação dos cloretos com o ouro) se tornasse uma espécie estável.
 
Estas condições então permitiram que o ouro contido no concentrado de flotação fosse lixiviado no interior da autoclave. Isto, aliado à presença de TOC no minério, levou à ocorrência do preg-robbing e, consequentemente, à queda de recuperação do circuito CIL, uma vez que não é possível pela rota existente a separação deste ouro contido em TOC.
 
Esta solubilização do ouro na forma de AuCl2 foi identificada também como a causa principal do lock-up de ouro observado no interior da autoclave. De forma resumida, os fenômenos de queda de recuperação e formação de lock-up ocorriam da seguinte forma:
 
1.        Em meio com condições oxidantes e presença de cloretos, o ouro alimentado na autoclave era lixiviado na forma de AuCl2;
2.        Parte deste ouro lixiviado aderia às partes de titânio do equipamento, formando lock-up;
3.        Parte deste ouro lixiviado era absorvido pelo TOC
contido no minério, e em consequência perdido para o rejeito do CIL.
 
Medidas para Correção dos Desvios
Uma vez identificadas as causas principais da queda de recuperação, foram tomadas medidas corretivas para resolução do problema. Primeiramente, dada a identificação da ocorrência de TOC no minério, foram tomadas medidas para minimizar ao máximo a ocorrência de preg-robbing no CIL. Estas medidas envolveram principalmente aumento da concentração de carvão ativado no início do circuito e eliminação do circuito de tanques onde antes ocorria a adição de cianeto sem a adição de carvão. No entanto, dado à principal causa do problema ocorrer no circuito de oxidação sob pressão, esta medida não obteve resultado significativo.
 
Avaliação de Alternativas para Remoção de Cloretos
Uma vez identificado que a formação do complexo AuCl2 era a causa principal tanto da queda de recuperação do CIL quanto da formação de lock-up, a solução deveria necessariamente impedir a formação desta espécie no interior da autoclave. Isto poderia ser feito de duas formas, ou eliminando as espécies portadoras de cloretos na flotação, ou criando condições na operação da autoclave que impediriam ou minimizariam a formação do complexo AuCl2. No momento não existiam informações robustas quanto às espécies às quais estes cloretos estavam associados no minério, dado principalmente à sua baixa concentração. Desta forma, foi dado foco à alternativa de minimizar a solubilização do ouro, sendo a base para o entendimento deste fenômeno o diagrama a seguir:
 

 
para reduzir o Eh da polpa de forma a impedir a solubilização do ouro, era necessária a redução do grau de oxidação praticado (99,5%), reduzindo a injeção de oxigênio no equipamento.
 
Apesar de apresentar de forma clara os parâmetros para inibir a solubilização do ouro, a informação a princípio poderia gerar outro problema, já que para atingir o Eh necessário para minimizar a solubilização do ouro, seria necessária uma redução brusca nas condições de oxidação da autoclave, reduzindo o grau de oxidação de sulfetos. Uma vez que a maioria do ouro presente no minério de CdS está associada a sulfetos, uma redução no grau de oxidação poderia ter impacto na liberação deste ouro, gerando também impacto na recuperação do CIL. Para melhor entendimento destas possíveis consequências, foi feita nova avaliação dos resultados de mineralogia obtidos com o Gold Deportment.
 
Novas Diretrizes Para o Processo de Oxidação Sob Pressão
Nesta nova avaliação dos resultados do Gold Deportment, foram observados quais os sulfetos que continham ouro no concentrado de flotação. O resultado está apresentado nas figuras abaixo:
 

 

 
Os dados mostram que mais de 98,4% do ouro contido em sulfetos existente no concentrado está associado à arsenopirita. Em conversas com o fabricante do equipamento, foi verificado que este sulfeto tem uma entalpia de reação baixa comparada aos outros sulfetos presentes, ou seja, ele seria um dos primeiros a sofrer o processo de oxidação no interior da autoclave. Desta forma, mesmo reduzindo-se as condições de oxidação do equipamento (condição requerida para minimizar a formação do complexo AuCl2), o esperado seria manter elevado o grau de oxidação da arsenopirita, e perdas em oxidação de outros sulfetos não teriam impacto significativo na recuperação, dado o pequeno percentual de ouro associado a eles.
 
Desta forma, o controle operacional da autoclave foi modificado de forma a atender às condições de Eh requeridas para impedir a solubilização do ouro.
 
Os dados mostram que mais de 98,4% do ouro contido em sulfetos existente no concentrado está associado à arsenopirita. Em conversas com o fabricante do equipamento, foi verificado que este sulfeto tem uma entalpia de reação baixa comparada aos outros sulfetos presentes, ou seja, ele seria um dos primeiros a sofrer o processo de oxidação no interior da autoclave. Desta forma, mesmo reduzindo-se as condições de oxidação do equipamento (condição requerida para minimizar a formação do complexo AuCl2), o esperado seria manter elevado o grau de oxidação da arsenopirita, e perdas em oxidação de outros sulfetos não teriam impacto significativo na recuperação, dado o pequeno percentual de ouro associado a eles.
 
Desta forma, o controle operacional da autoclave foi modificado de forma a atender às condições de Eh requeridas para impedir a solubilização do ouro.
 
Resultados Obtidos
Nas próximas tabelas serão demonstrados os resultados obtidos após as modificações realizadas no circuito.
 

 
.O gráfico mostra a redução ocorrida no grau de oxidação, conforme medidas tomadas para a prevenção da solubilização de ouro no equipamento.
 

 
O gráfico mostra a redução na concentração de cloretos na descarga da autoclave após a redução dos parâmetros de oxidação do circuito, condição que desfavorece a solubilização de ouro
 

 
O gráfico mostra a redução na tendência de formação de lock- up (área azul do gráfico) após as modificações nas condições de operação da autoclave, sinalizando uma redução na formação do complexo AuCl2, e consequentemente na quantidade de ouro depositada no equipamento.
 

 
Nos gráficos pode-se perceber o ganho de recuperação obtido a partir da modificação das condições de operação da autoclave, e o retorno da recuperação ao patamar de 95% após a remoção da água da barragem do circuito.
 
Conclusões
O problema avaliado neste estudo se mostrou altamente complexo, relacionado essencialmente à modificação nas características do minério tratado no circuito, com aumento dos teores de cloro e TOC.
 
A combinação do aumento destes teores com as condições de operação da autoclave existente no circuito resultaram na formação de AuCl2 durante o processo de oxidação sob pressão, que gerava primeiramente a formação de lock-up no interior da autoclave e na sequência perda de ouro por preg-robbing, em função da adsorção deste ouro lixiviado pelo TOC presente no minério.
 

Complexo Córrego do Sítio, em Santa Bárbara (MG)
 
O entendimento da mineralogia das diferentes etapas do processo foi a base fundamental para a identificação do problema.
 
A correta e extensa análise da base de dados existente, aliada à informação de mineralogia obtida durante o estudo, mostraram-se eficazes para o direcionamento das ações a serem tomadas.
 
Dada a complexidade do problema, a sinergia entre as áreas envolvidas (operação, processo, corporativo e consultores) foi fundamental para o andamento e sucesso do trabalho.
                  
Autores
 

José Augusto Dumont, consultor de metalurgia corporativo
 

Glécio Franklin de Oliveira, chefe de área de produção
 

Alderney Alexander Moreira, chefe de área de planejamento e processo
 
Os autores são da mineradora Anglo Gold


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