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Aumento de recuperação de ouro a partir de implementação e otimização de circuito de recuperação de ouro gravimétrico na flotação de minério de ouro sulfetado

 

Resumo

Esse artigo visa mostrar os impactos da implementação de circuito de recuperação de ouro gravimétrico, previamente à etapa de lixiviação do concentrado da flotação, na recuperação metalúrgica do minério de ouro sulfetado presente em Paracatu-MG. Inicialmente, foram realizados estudos de laboratório, juntamente com o know-how da FLSmidth, avaliando os possíveis fluxos e locais de instalação dos novos equipamentos. Os concentradores foram, então, instalados no circuito de flotação rougher, que é constituído de 4 linhas de flotação, com 6 células cada. Foi definida a instalação de 3 concentradores Knelson QS48 para serem alimentados com o concentrado da primeira célula de cada linha de flotação rougher, que apresentou maior teor de ouro e maior viabilidade para o projeto. Aliada à instalação dos 3 Knelsons QS48, foi definida a instalação de um reator de lixiviação intensiva para processamento desse concentrado, o Acacia CS8000.

A implementação do projeto e otimização de processo foi realizada, garantindo ganhos consideráveis na recuperação metalúrgica de ouro da mina da Kinross, em Paracatu-MG.

Planos futuros para a instalação de novos concentradores Knelson em Paracatu estão em desenvolvimento.

Palavras-Chave: Recuperação Metalúrgica, Gravimetria, Ouro, Knelson, Acacia.

Introdução – Fluxograma da Planta 2

A Kinross Gold Corporation detém o direito de exploração da mina de Paracatu, localizada no estado de Minas Gerais. O processamento do minério sulfetado da Planta 2 na mina de Paracatu é realizado através das etapas de Britagem (MMD Sizer – Modelo 13000), seguida por moagem SAG (38’ x 24,5’ – 20 MW), que alimenta um circuito de 4 moinhos de bolas (2 moinhos 20’ x 40’ e 2 moinhos 26’ x 42’). O circuito de moagem de bolas é fechado com baterias de hidrociclones, onde o underflow retorna para os moinhos de bola e o overflow alimenta o circuito de flotação rougher. O circuito de flotação rougher é constituído por 4 linhas paralelas, compostaspor 6 tank cells cada, com capacidade de 160m³ cada. O rejeito da flotação é direcionado para a barragem de rejeitos, enquanto que o concentrado é bombeado para um circuito de flotação cleaner, compostp de duas linhas com 5 células de flotação cada (40 m³ cada). O rejeito da flotação cleaner é redirecionado para a alimentação do moinho SAG, visando redução do consumo de água, enquanto que o concentrado da flotação cleaner é direcionado para o circuito de espessamento e remoagem, gerando o concentrado final para o circuito de lixiviação:

Figura 1: Fluxograma de Processamento Mineral da Planta 2 – Kinross Paracatu.

O presente artigo mostra a avaliação realizada no circuito detalhado acima a respeito da instalação de circuito gravimétrico para recuperação de ouro, visando ganhos de recuperação global próximos a 2%. Testes laboratoriais foram feitos no laboratório de processos da Kinross em Paracatu para validação de todos os dados.

O novo sistema de gravimetria engloba a instalação de concentradores Knelson, que faz a concentração do ouro utilizando princípios de força centrífuga e densidade. Ele possui um cone de concentração com pequenas aberturas para entradas de água (fonte externa), enquanto que gira em velocidades elevadas, direcionando o material mais denso para os sulcos nas paredes do cone. Funcionando por bateladas, ele faz a descarga do concentrado para posterior tratamento em reator de lixiviação intensiva (Acacia).

Figura 2: Concentrador Knelson QS48 – FLSmidth.

O concentrado, uma vez descarregado do concentrador gravimétrico, é processado em reator de lixiviação intensiva (Acacia), que possui alto potencial de recuperação e simples funcionamento.

Uma vez depositado o concentrado do Knelson dentro do reator Acacia, uma solução de lixiviação contendo cianeto, hidróxido de sódio e LeachAid (catalisador da reação de lixiviação) é recirculada pelo leito de concentrado por um determinado período de tempo. Quando finalizada a batelada de lixiviação do Acacia, a solução rica, contendo o ouro removido do concentrado, é bombeada para as células eletrolíticas. O rejeito sólido é descartado novamente no circuito, conforme figura abaixo:

Figura 3: Reator Acacia em Operação.

Avaliação das Melhores Alternativas para Instalação do Circuito Gravimétrico

Metodologia

Para definição do melhor fluxo a ser tratado via gravimetria foram analisados diferentes fluxos:

  1. Underflow da Classificação;
  2. Overflow da Classificação;
  3. Rejeito da Flotação Rougher;
  4. Rejeito da Flotação Cleaner;
  5. Concentrado da Primeira Célula de cada Linha Rougher;

Dessa forma, foram coletadas amostras representativas de todos os fluxos e os testes de gravimetria foram realizados em Paracatu, no laboratório de processos metalúrgicos da Kinross. Os testes realizados foram de GRG (Gravity Recoverable Gold), que têm, por definição, a quantificação de ouro gravimétrico recuperável no fluxo estudado [2].

1.2.        GRG (Gravity Recoverable Gold)

O teste consiste na utilização de um Knelson (KC-MD3), equipamento de laboratório, para avaliação da quantidade de ouro gravimétrico há na amostra testada.

Abaixo segue um sumário do teste de 2 passes (Two-pass GRG Test) [3]:

  • 10 a 100 kg de amostra (massa seca), dependendo do teor e a qual fluxo pertence a amostra;
  • Um peneiramento em peneira de 0,850 mm (20#) deve ser feito para remoção de qualquer parte metálica que possa estar presente na amostra;
  • A amostra deve ser preparada a 60% de sólidos (peso/peso);
  • Após preparação da amostra, são realizados dois passes da amostra no Knelson. O primeiro, com força G de 60 e fluxo de 3,5 l/min e o segundo, com força G de 150 e fluxo de 3,5 l/min;
  • Para cada passe, amostra de concentrado deve ser coletada para análise de Au por fusão total por faixa granulométrica;
  • Após o segundo passe, amostra do rejeito deve ser coletada para análise de ouro por faixa granulométrica.

Figura 4: Fluxograma de Teste de 2 Passes de GRG em Laboratório

Seguem os resultados abaixo:

Tabela 1: Resultados de Testes de GRG e GAT para os fluxos estudados.

Fluxo Avaliado GRG (%)
Underflow da Classificação 70,5
Overflow da Classificação 64,7
Rejeito da Flotação Rougher 45,6
Rejeito da Flotação Cleaner 35,2
Concentrado da 1ª Célula Rougher 63,8

Baseado nos resultados obtidos, 3 opções para potencial instalação de circuito gravimétrico foram definidas:

  1. Underflow da Classificação;
  2. Overflow da Classificação;
  3. Concentrado da Primeira Célula de cada Linha Rougher;

Por questões de custoxbenefício, foi definida a rota de instalação da gravimetria para o concentrado da primeira célula de cada linha rougher. As elevadas vazões presentes nos fluxos de underflow e overflow da classificação primária impossibilitaram a evolução dessas rotas. Por outro lado, o concentrado das primeiras células rougher apresenta vazão mais reduzida, tornando o projeto economicamente mais viável.

Avaliação do Concentrado da Primeira Célula de cada Linha Rougher

A partir da definição da melhor rota a ser instalada o novo circuito de gravimetria, todas as informações de processo referente ao fluxo em questão foram levantadas:

Tabela 2: Parâmetros de processo para o fluxo de concentrado da primeira célula de cada linha rougher.

Alimentação de Concentrado da 1ª Rougher 100 t/h
% Sólidos do Fluxo 20 – 50%
Taxa de Alimentação Volumétrica 130 – 430 m³/h
Teor Amostrado do Concentrado 17,6 g/t
GRG (Ouro Gravimétrico Recuperável) 63,82%
Ouro Total Presente no Fluxo 1.759 g/h
Ouro Gravimétrico Recuperável no Fluxo 1.152 g/h
Ouro Total da Planta (4.897 t/h, teor = 0,520 /t) 2.546 g/t

Quando um circuito de gravimetria opera em circuito aberto, o que é o caso do fluxo de concentrado da primeira célula de cada linha rougher, uma redução na taxa de alimentação por concentrador Knelson é necessária, visando maior recuperação do equipamento [1]. Assim, foram avaliadas a instalação de 2 e 3 concentradores Knelson QS48 para o fluxo. Abaixo está a análise completa das duas condições:

Tabela 3: Avaliação de ganhos de projeto com a instalação de 2 ou 3 concentradores Knelson QS48.

Tamanho de Partícula GRG Dois QS48 – 50 t/h em Cada Três QS48 – 33 t/h em Cada
Recup. Unit. Ouro Rec. Recup. Unit. Ouro Rec.
(microns) % % g/h % g/h
300 0,2 72 2,1 96 2,8
212 1,4 38 9,4 60 14,6
150 2,5 43 18,6 66 29,0
106 6,3 29 32,0 40 44,9
75 13,4 25 58,9 39 92,6
53 16,5 27 79,1 39 112,1
38 11,6 28 56,6 40 80,8
25 12,0 23 48,5 34 72,1
Total 63,8   305,2   449,0
% Ouro da Alimentação da Planta 12,0 17,6
% GRG da Alimentação da Planta 18,7 27,5

As recuperações utilizadas para os cálculos foram obtidas a partir do Knelson QS48 operando em circuito de remoagem de concentrado de flotação já instalados em outras minas.

Baseado nos dados apresentados acima, vemos que, com 3 Knelsons QS48 instalados no fluxo, teríamos uma recuperação de 17,6% do ouro total alimentado na Planta 2. Com a utilização de 2 concentradores QS48, a recuperação do ouro seria de 12% do ouro total alimentado na Planta 2. Assim, foi definida a instalação de 3 concentradores Knelson QS48 e, para o processamento de todo esse concentrado gravimétrico, foi contemplado no projeto da instalação de um reator de lixiviação intensiva Acacia CS8000, fabricado pela Consep.

Figura 5: Fluxograma de processo conceitual do novo circuito de gravimetria da Kinross Paracatu.

Resultados e Discussão

Implantação dos Equipamentos

Após toda a avaliação dos fluxos existentes e definição da melhor rota de processamento, os equipamentos foram instalados, comissionados e operados a partir de Julho/15.

Figura 6: Novos Knelsons QS48 instalados na Kinross Paracatu.

Resultados Iniciais e Otimização do Circuito Gravimétrico

Após comissionamento do equipamento em 2015 e início do processamento do concentrado dos Knelsons QS48 no novo Acacia CS8000, grandes oscilações nas recuperações do reator de lixiviação foram presenciadas.

Devido a isso, os parâmetros operacionais e de processo do reator Acacia foram otimizados, elevando consideravelmente as recuperações e os ganhos do projeto:

Tabela 7: Otimização dos parâmetros operacionais e de processo do Acacia CS8000.

Parâmetros – Acacia CS8000 Início do Comissionamento Após Otimização
Fluxo de Estratificação 500 l/min 775 l/min
Fluxo de Deslamagem 400 l/min 725 l/min
Fluxo de Lixiviação 300 l/min 675 l/min
Adição de LeachAid 0,7 kg/ kg de ouro 1 kg / kg de ouro
Tempo de Lixiviação 12h 8h
Volume de Solução 6.100 m³ 8.100 m³
Volume de Cianeto 700 l 750 l
Rotina de Limpeza do Cartucho Sem Rotina A cada 15 dias

Pode-se ver que, após otimização do reator Acacia CS8000, além de elevação da recuperação do equipamento, foi possível ainda reduzir o tempo de lixiviação de 12h para 8h, elevando a sua produtividade:

Figura 8: Ganhos de produção e de recuperação do Acacia CS8000 após otimização.

Como reflexo da maior produção, os ganhos em recuperação global e em capital também se elevaram:

Figura 9: Evolução dos ganhos de recuperação global do novo circuito de gravimetria de Paracatu.

Para cálculo dos ganhos de recuperação global, as seguintes premissas foram adotadas:

  1. Ganhos calculados a partir da diferença entre a recuperação do circuito CIL e a recuperação do Acacia CS8000 + recuperação do CIL para o rejeito do Acacia (rejeito do Acacia ainda é lixiviado no circuito CIL);
  2. Os cálculos consideram que a eficiência de lixiviação do rejeito do Acacia no CIL é correspondente a 80% da recuperação total do CIL.

Após instalação e otimização do novo circuito gravimétrico da Kinross Paracatu, considerando o período entre o comissionamento, em 2015, até o atual período, Maio/2017, o ganho total estimado é de USD 9.000.000,00.

Conclusão

Baseado em estudos iniciais de GRG, que quantifica a presença de ouro gravimétrico recuperável em fluxos de minério, foi avaliada a instalação de novo circuito para recuperação desse ouro na Kinross Paracatu.

Baseado nos resultados realizados pela FLSmidth e pela Gerência de Desenvolvimento Tecnológico da Kinross, foi definido que o concentrado da primeira célula de cada linha da flotação rougher seria o fluxo a ser processado no novo circuito de gravimetria de Paracatu. Aliado a isso, foram definidas as quantidades de equipamentos a serem instalados (3 Knelsons QS48 e 1 Acacia CS8000).

Instalados em 2015, o circuito foi otimizado, alterando parâmetros operacionais e de processo. Após tais alterações, tivemos uma elevação da recuperação do reator Acacia CS8000 de 87,3% em 2015 para 96,1% em 2017.

Essa otimização conferiu ao projeto uma elevação da produção mensal de ouro gravimétrico de 70 kg/mês (média de 2015), para valores acima de 200 kg/mês (média de 2017).

Aliado a essa maior produção, os ganhos de recuperação global se elevaram de 0,63% em 2015 para 1,99% em 2017. Essa maior recuperação global representa, em valor, ganhos de USD 9.000.000,00 para o período de operação do equipamento até o momento.

Referências Bibliográficas

[1] Fullam, M.; Robichaud, F.; Belzin, G. (2013). Goldex, the GRG Jewel.

[2] Fullam, M.; Peacocke, K. (2013). Gravity Test Work Report – Kinross Brasil Mineração S/A – September 2013 Audit Results (Relatório Interno).

[3] KC-MD3 User Manual Rev 3.0 (2015/11) – Appendix D. Two Pass GRG Test.

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