Uso de pilhas blendadas reduz teor variável de talco no processamento de cobre em Sossego, PA
Em estudo que investiga o processamento do minério de talco-tremolita-xisto (TTX) da mina do Sossego, do Pará, a equipe da Vale analisou o uso de pilhas blendadas para reduzir a variabilidade do teor de talco e facilitar o processamento do minério sem reagentes adicionais. Três métodos foram empregados para a construção das estacas, sendo que o método de ponta de aterro aleatório mais produtivo na construção e exibindo baixa oscilação durante a alimentação das plantas. As principais modificações no processamento do material, além do uso de pilhas de mistura, incluíram a definição de uma proporção máxima de 10% TTX e o estabelecimento de controle de mistura por hora, reduzindo assim o grau de alimentação e a variação do teor de talco. Ajustes nos parâmetros de processamento levaram à diminuição das dosagens de cal e xantato.
O projeto contribuiu com sucesso com 8,2% para o ROM total para 2024, permitindo o processamento de minério TTX enquanto atendia às especificações de conteúdo concentrado. A mina do Sossego, localizada no município de Canaã dos Carajás-PA, é um depósito mineral de cobre é tipo IOCG (Iron Ore Copper Gold), e composta por quatro cavas, Sossego (paralisada), Pista (fase de fechamento), Mata e Sequeirinho (responsável por 85% das reservas).
A partir de 2017, após 13 anos do início das operações, foram registradas as primeiras ocorrências de rochas hospedeiras de talco dentro do corpo de minério de Sequeirinho, caracterizado pela litologia TTX (Talco-tremolita-Xisto). A presença de aluminosilicatos, como o talco, na flotação de cobre pode trazer diversos efeitos deletérios para a flotação como o aumento no consumo de reagentes, alta viscosidade da polpa, problemas com a camada de espuma (produção de espuma seca de difícil quebra e drenagem) e presença do fenômeno slime coatings.
O talco, por apresentar hidrofobicidade natural, se reporta ao concentrado durante a etapa de flotação, impactando o teor do concentrado final. A recuperação metalúrgica também é afetada, devido ao efeito desse tipo de minério na espuma da flotação, tornando-a de difícil quebra e, consequentemente, dificultando o escoamento do material durante o processamento.
Devido à baixa seletividade na frente de lavra, parte do TTX não pode ser separado do minério de cobre, e devido às restrições de processo, o material foi estocado em duas pilhas, totalizando um volume total de 5,5Mt minério com teor de 0,7% de Cu. A partir de 2018, foram realizados diversos estudos com o minério a fim de determinar uma rota de processo viável para o material. Foram testados como rota a pré-flotação de talco, deslamagem em 20 um e a flotação com uso de depressor para talco. Dentre as alternativas viáveis, o uso do depressor minimizou as perdas de cobre no processo, com resultados de recuperação metalúrgica de cobre em torno de 92% para um teor de concentrado de 27,1% a partir de um teor de alimentação de 0,7% de Cu. O teor de talco foi reduzido de 6% para 0,8%. Também foi feito um estudo de atratividade econômica que demonstrou que a rota com depressor possuía Capex estimado em 10,7 MUSD e aumento no OPEX de 1,68 USD/ton alimentada, além da necessidade de novo espaço físico para implementação do sistema.
Em dezembro de 2023 a equipe de Geociências e Processos da Usina deu início as discussões sobre a alimentação de TTX de forma controlada para a viabilização do processamento do material sem impactos ao plano de produção anual. Esse artigo apresenta o estudo de caso sobre a alimentação de minério com talco por meio de pilha blendada, sem uso de reagente adicional, e com proporção máxima pré determinada para alimentação da planta.
Foram realizadas campanhas de amostragem nas pilhas com o objetivo de caracterizar e obter amostras representativas para os testes realizados para definir uma rota de beneficiamento do minério. As amostras foram caracterizadas em sua partição mineralógica QEMSCAN Quanta 650 e grau de elemento através da análise ICP-OES (Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectrometry). Os resultados mineralógicos foram reconciliados com análises químicas usando o software iDiscover.
Os reagentes utilizados para o beneficiamento do minério foram os mesmos empregados para a alimentação regular: cal como modificador de pH, xantato e ditiofosfato como coletores e propilenoglicol como espumante. As amostras utilizadas na caracterização mineral apresentaram a presença de 6% de calcopirita e alta proporção de talco (20,3%), além de outros filosilicatos que apresentam efeitos deletérios a flotação como biotita (13,7%) e escapolita (16,3%). Em relação aos teores de Cu, a caracterização da pilha resultou em teores médios de 2,22% Cu para Pilha 1 e 0,48%Cu para Pilha 2.
Amostras que refletem os primeiros dias de alimentação da planta com o minério foram enviadas para caracterização mineralógica. Devido à alta variação de talco nas amostras, não foi possível estabelecer nenhuma relação até então da proporção de talco e a proporção de pilha de TTX alimentada na Usina ou impacto na recuperação. No entanto, ao compilar o resultado junto aos minerais do tipo aluminosilicatos, temos uma indicação de redução de recuperação metalúrgica. Em busca de reduzir os efeitos da variabilidade de teores de Cu e talco, três tipos de métodos construtivos para pilha foram testados. A primeira solução encontrada foi a construção de uma pilha de homogeneização em camadas. Esta pilha foi dividida em três partes: uma camada de SBT (Sulfetado Baixo Teor) na base, uma camada de TTX no meio e outra camada de SBT no topo, formando um “sanduíche”.
Esse método permitiu aumentar a porcentagem de TTX na alimentação, em comparação com a alimentação direta das pilhas, média de 9,1% para 17,6%, mantendo os resultados de recuperação metalúrgica em 89,4% e o teor de concentrado de cobre acima de 26%, ou seja, dentro das especificações de venda. Por outro lado, o método de contrapilhamento das camadas horizontais dentro da área do projeto não se mostrou muito produtivo.
Assim, foi desenvolvido o método de construção em ponta de aterro com camadas homogêneas e intercaladas. Este método se mostrou mais eficaz devido ao basculamento em face livre, permitindo uma maior velocidade no recebimento do material. No entanto, a lavra precisava seguir estritamente o sentido perpendicular à direção do eixo longitudinal das camadas para garantir uma melhor homogeneização. O método de construção em ponta de aterro aleatória foi implementado como uma alternativa para melhorar a homogeneização do material. Neste método, o material é depositado de forma aleatória em ponta de aterro, sem uma ordem específica, o que permite uma mistura mais uniforme dos diferentes tipos de minério (SBT e TTX). Embora essa abordagem tenha potencial para reduzir a variabilidade dos teores, ela também pode apresentar desafios em termos de controle operacional e eficiência na recuperação metalúrgica.
Os principais controles operacionais durante a formação da pilha em ponta de aterro aleatória incluem a utilização de dois equipamentos com capacidade produtiva semelhante para fornecer material à pilha. É essencial manter a proporção planejada (por exemplo, 40% TTX e 60% SBT) durante a confecção, monitorando hora a hora. Além disso, é necessário garantir a disponibilidade de um trator para receber o material durante toda a operação. O avanço deve ocorrer de forma aleatória na ponta de aterro, sem segmentar o material, para assegurar uma mistura homogênea.
Embora o método de construção em ponta de aterro em camada tenha se mostrado mais eficiente na formação da pilha, relatos dos técnicos de processo em campo informaram que nas pilhas com esse tipo de formação a etapa de flotação na Usina apresentou maior variabilidade. Em média atingiu recuperação metalúrgica de 87,8%. Já o método de ponta de aterro aleatório mostrou que além de uma homogeneização mais eficaz, a recuperação metalúrgica média foi superior ao método de ponta de aterro em camada, atingindo 88,3%. Para comparação os teores de alimentação da Usina foram limitados entre 0,55% e 0,7%, teor de concentrado acima de 26% e a proporção de TTX entre 10% e 15%. Além das pilhas de homogeneização, foi implementado um controle horário da porcentagem de alimentação de TTX com o objetivo de reduzir a variabilidade do processo. Esses controles resultaram em uma menor variação na alimentação do material na usina, como apresentado na carta controle. Nos meses de abril e maio esse controle ainda estava sendo implementado, por isso o desvio padrão da proporção alimentada está acima do limite superior estipulado, além disso ainda não havia a limitação de 15% de proporção de TTX alimentada por dia.
Devido ao teor fixo estimado da pilha, o alcance da meta diária de teor é facilitado, resultando em menor variação nos teores de cobre na alimentação hora a hora proporcionando uma maior estabilidade operacional. Para comparação, em Janeiro a variação também foi baixa devido a 43% da alimentação mensal da Usina ter sido proveniente da mesma pilha, e consequentemente de teor semelhante. Outro ponto positivo foi a blendagem com minério de baixo teor. Quando esse material entra na planta associado a um material de teor muito alto afim de manter o teor de alimentação do dia, essa variação causa vários distúrbios na etapa de flotação. A partir da segunda pilha blendada feita, o minério utilizado para fazer as camadas junto ao TTX foram minérios com teor abaixo de 0,5% de Cu. A entrada do material blendado diminui as oscilações causadas pela diferença de teor das pilhas individuais.
