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Reaproveitamento de rejeito da flotação para redução do consumo de água na usina de Cobre do Sossego

 

RESUMO
A crise hídrica nacional em 2017 afetou diretamente o setor de mineração, fazendo com que alguns projetos paralisassem ou reduzissem a produção. Afetando diretamente as estatísticas
nacionais de emprego, renda familiar e geração de impostos.

A mina do Sossego passou em 2017 por um período crítico de redução de chuvas e redução do estoque de água, sendo necessário um trabalho para redução do consumo hídrico e do
lançamento de rejeitos, já que 49% de toda água direcionada para a barragem em forma de rejeitos fica aprisionada no minério, sendo impossível seu reaproveitamento no processo de
tratamento de cobre.

O objetivo deste trabalho é mostrar uma das principais ações de sinergia realizada pela equipe do Sossego para evitar a redução da produção e/ou paralização da mesma. De acordo com
histórico produtivo foi notado que o maior consumidor de água da planta é o moinho SAG e a substituição de toda ou parte de água nova para este equipamento seria ideal. A recirculação
de rejeito com baixo percentual de sólidos para o moinho SAG foi avaliada como ação efetiva e o rejeito do circuito scavenger da cleaner mostrou ter as características ideais para o trabalho.

Após a instalação do projeto, recirculando o rejeito scavenger no moinho SAG, a redução do consumo de água na planta foi na ordem de 25%, auxiliando na manutenção do estoque hídrico
da barragem e mantendo a produtividade da usina. Além de aumentar a probabilidade de recuperação de partículas de cobre que anteriormente iriam direto para o rejeito final, sem afetar o balanço de massas da planta e a qualidade do produto final.

I – INTRODUÇÃO
A usina do Sossego, localizada em Canaã dos Carajás, estado do Pará, processa em média 41.000 toneladas de minério de cobre por dia e está projetada para uma produção superior a
470.000 toneladas de concentrado de cobre por ano. O fluxograma de processo é apresentado na figura 1.

Após as etapas de cominuição e classificação o minério passa pela etapa de concentração por flotação direta, sendo o concentrado final o produto da etapa cleaner que é encaminhado para
a etapa de desaguamento. O rejeito final é composto pelo volume proveniente de duas linhas rougher e uma linha scavenger da cleaner, sendo depositado na barragem de rejeitos.

O balanço hídrico do complexo é composto pelas captações de água da barragem de rejeitos e do rebaixamento de lençol das cavas. Das captações citadas, apenas a da barragem é
considerada água recirculada, sendo que o seu uso é destinado a repolpagem do minério na planta de concentração. A maior parte desta água, retorna à barragem na forma de rejeitos, que após a decantação natural dos sólidos, é bombeada novamente para alimentar a planta concentradora, completando o ciclo de recirculação.

Figura 2 Recirculação de água da planta (Fonte: Arquivo gerência de planejamento)

II – SITUAÇÃO HÍDRICA
A redução drástica da precipitação na região do Sossego nos últimos anos pode ser considerada como fator principal da “crise” hídrica no site, afetando diretamente o estoque de água de processo na barragem de rejeitos. O conjunto de figuras do relatório batimétrico do Sossego mostra a queda abrupta em 2017 do estoque de água.

Figura 3 Histórico de precipitação (Fonte: Estação climatológica Sossego)

Figura 4 Situação de estoque de água jan/17 (Fonte: Batimetria Sossego) 

Figura 5 Situação de estoque de água jun/17 (Fonte: Batimetria Sossego)

Figura 6 Situação de estoque de água set/17 (Fonte: Batimetria Sossego)

III – PRINCIPAIS CONSUMIDORES
A água de processo é adicionada na etapa de moagem/classificação nos seguintes pontos: Alimentação da moagem SAG, peneiramento, caixa de alimentação da ciclonagem e bacias de under e over da ciclonagem. Já na etapa de concentração é utilizada principalmente para quebra de espuma e escoamento de concentrados. De acordo com o pareto de consumo o moinho SAG é responsável por 40% do gasto de água da planta, a substituição de toda ou parte da água nova neste moinho seria ideal para redução do consumo.

Figura 7 Principais pontos de dosagem de água na planta (Fonte: ABB KM)

Figura 8 Pareto principais consumidores de água na planta (Fonte: ABB KM)

IV – ESTUDO DA MELHORIA
De acordo com estudos geotécnicos, 49% de toda a água direcionada para a barragem no rejeito final fica aprisionada no minério (VOGBR, 2015), sendo impossível seu reaproveitamento no processo produtivo. Como o estoque de água encontrava-se baixo, a redução do consumo na planta e redução do lançamento de rejeitos se fazia necessário para a continuidade
operacional.

Como citado anteriormente, o rejeito final é composto pelo volume proveniente de duas linhas rougher e uma linha scavenger da cleaner. De acordo com os dados de balanço de massas
abaixo, a recirculação de quaisquer um dos rejeitos rougher se mostrou inviável em função do alto % de sólidos neste circuito, podendo prejudicar o processo de moagem/classificação. Já o
rejeito proveniente da etapa scavenger, de acordo com o balanço, indicou um % de sólidos baixo e volume considerável (~900m3/h), podendo ser recirculado diretamente no processo
produtivo sem passar pela barragem.

A maior preocupação na recirculação do rejeito scavenger é de que deletérios do mesmo possam prejudicar a qualidade do produto final. Os dados de amostragem indicam que o valor
de Ni está bem abaixo do limite aceitável, já os valores de Cl e F estão próximos aos limites aceitáveis, mas vale ressaltar que a massa recirculada de rejeito é pequena em relação à
massa nova alimentada e que nem todo o material recirculado irá virar produto final.

V – PROJETO
O reaproveitamento do tanque de uma célula de flotação de teste, fora de uso, se mostrou viável em relação à custo, layout e tempo de instalação. Por se encontrar próximo ao amostrador metalúrgico de rejeitos, à caixa de rejeito final e à tubulação de rejeito scavenger a instalação do circuito neste ponto possibilitaria uma flexibilidade operacional maior, já que em paradas para manutenção da bomba de recirculação o rejeito scavenger poderia ser direcioado para seu fluxo normal, passando pelo amostrador metalúrgico e indo para a barragem de rejeitos sem prejudicar o balanço de massas.

Como o % de sólidos do rejeito scavenger é relativamente baixo o uso de uma bomba reserva do sistema de captação de água da barragem seria viável. O isométrico da tubulação foi realizado com o intuito de recircular o volume de rejeito scavenger na alimentação do moinho SAG, substituindo toda ou parte da água nova necessária neste moinho.

Figura 10 Célula de teste fora de uso (Fonte: Acervo geotecnia)

Figura 11 Isométrico de tubulação para SAG (Fonte: Manutenção de Usina)

Figura 12 Desenho técnico bomba anfíbia (Fonte: Manual Higra)

VI – INSTALAÇÃO
O circuito foi instalado de acordo com o projeto, com opção de desviar o rejeito para o circuito de recirculação, direcionando o mesmo para o moinho SAG, ou manter o fluxo normal de acordo
com a necessidade da manutenção e operação de usina. Foi instalado medidor de vazão na linha para controle do volume bombeado. As medições de teores e % de sólidos do rejeito scavenger são realizadas pelo analisador online de teores (courier). Desta forma todas as características da polpa recirculada são medidas constantemente.

Figura 13 Desvio de fluxo do rejeito (Fonte: Acervo Processo)

figura 13 Desvio de fluxo do rejeito (Fonte: Acervo Processo)

Figura 13 Ponto de entrada da recirculação na planta (Fonte: ABB KM)

Figura 14 Novo Fluxograma (Fonte: Processo Sossego)

VII – RESULTADOS
Após a instalação a vazão média de água recirculada pelo circuito novo foi de 445 m3/h e desde sua implantação já gerou uma economia de aproximadamente 300.000 m3 de água na planta.

O consumo específico médio antes da implantação era de 1,28 m3 de água para cada tonelada de massa processada na usina e após a recirculação este consumo caiu para uma média de
0,93 m3/t, representando uma economia de 25% no consumo.

Figura 15 Vazão de recirculação (Fonte: ABB KM)

Figura 16 Histórico de volume recirculado (Fonte: ABB KM)

Figura 17 Histórico de consumo específico de água (Fonte: ABB KM)

VIII – CONCLUSÃO
A recirculação de rejeito com baixo percentual de sólidos e baixa quantidade de deletérios foi primordial para redução do consumo específico de água na planta e redução do lançamento de
rejeitos para a barragem. A implantação do circuito foi rápida e de baixo custo.

Ressalta-se que o retorno de rejeito com um teor de cobre associado não afeta o balanço de massas, já que após a recirculação só existe um fluxo de rejeito que é via bancos rougher.

Caso haja alteração do teor de cobre na alimentação o amostrador metalúrgico irá indicar e o cobre recirculado vira produto ou vira rejeito, desta forma alterando a recuperação para maior
ou para menor de acordo com a flotabilidade.

 

 

 

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