Mineradora implanta filtragem de rejeitos com bons resultados

A Herculano Mineração está localizada no município de Itabirito (MG). Fundada em 1992, a empresa tem como principal atividade a extração, beneficiamento e comercialização de minério de ferro e minério de ferro manganês, sendo estes os seus principais produtos: granulado, hematitinha, sinter feed e pellet feed.

A instalação de tratamento de minérios da Herculano conta com as operações de britagem, peneiramento, concentração magnética de médio e alto campo, concentração gravítica (espirais), espessamento e filtragem de concentrado e rejeito.

Em 2016, a Herculano Mineração assumiu junto aos órgãos ambientais o compromisso de retomar as operações sem utilização de barragem de rejeitos. Para isto, investiu em uma planta de filtragem e desenvolveu técnicas e métodos garantindo a geração de rejeitos com baixo teor de umidade, possibilitando a disposição em pilhas sem prejuízos para a produção.

A demanda por sistemas eficientes de separação sólido-líquido nas operações de processamento mineral de rejeitos tem crescido nos últimos anos. A busca por sistemas de filtragem que permitam atingir baixo teor de umidade na torta, elevada produtividade e baixo consumo energético é cada vez maior na indústria mineral.

Os filtros com elementos filtrantes cerâmicos utilizam como força de filtração a diferença de pressão entre a atmosfera e o vácuo no interior das placas cerâmicas, onde essas possuem pequenos canais que permitem somente a passagem da água deixando em sua superfície a massa de rejeito aderida.

Fluxo de água entrando na placa e o rejeito aderindo à superfície

Consumindo cerca de 90% a menos de energia que a filtragem à vácuo convencional, a filtragem cerâmica é considerada pela a Herculano Mineração a etapa mais importante de seu processo, uma vez que nela é feita a separação sólido/líquido de todo o rejeito gerado, vislumbrando assim de uma operação sem o lançamento de rejeitos em barragem e a filtragem de todo seu pellet feed o qual será posteriormente transportado aos clientes.

Para suprir toda demanda produtiva de forma eficiente, a Herculano Mineração possui em seu layout operacional 6 filtros cerâmicos com 200 m² de área, sendo 2 filtros para produto e 4 para rejeito – o fornecedor do equipamento é a Minexcell. Esses filtros apresentam em seu ciclo operacional as etapas de formação da torta, desaguamento da torta, raspagem da torta e backwash.

Esquema operacional do filtro cerâmico

Desafios

Os parâmetros de processo possuem influência direta no desempenho da filtragem cerâmica, sendo que a densidade de polpa possui correlação direta com a produtividade. Como pode ser visto na figura a seguir, à medida que se aumenta a densidade, a produtividade também aumenta. A adição correta de floculante nos espessadores é muito importante para a obtenção da densidade ideal. Atualmente, o processo da Herculano tem atingido densidades de 1,75t/m³ no rejeito alimentado na filtragem. Em se tratando de uma polpa de rejeitos, esse valor é extremamente elevado e considerado benchmarking.

Gráfico de Produtividade x Densidade da Alimentação da Filtragem

 

Ao longo do tempo de operação dos filtros, as pequenas aberturas denominadas de capilares contidas na superfície das placas vão sofrendo obstruções, podendo essas ser ocasionadas por diversas incrustações de bário, alumínio, silício, manganês, magnésio, óleos, graxas, biofilmes e principalmente finos de minérios. Essas obstruções impactam negativamente na permeabilidade e produtividade das placas, pois impedem que a água passe pela capilaridade, trazendo como consequência a redução imediata da massa de rejeito aderida a sua superfície.

Sendo assim, para garantir a produtividade e permitir que todo o rejeito gerado no processo pudesse ser filtrado, a equipe de engenharia de processo, buscou alternativas que possibilitassem a regeneração das placas e a retomada da produção.

O processo de limpeza/regeneração das placas cerâmicas conta com a adição de reagentes químicos, utilização de ultrassom e jatos pressurizados de água. Essa etapa de regeneração e limpeza das placas cerâmicas é um passo de extrema importância para consolidação da tecnologia empregada e da garantia de boa produção em que o sistema necessita, uma vez que, a placa cerâmica depois da limpeza deve recuperar 100% da produtividade original de uma placa nova.

Desde o start up da filtragem em abril de 2017, foi verificado que as placas cerâmicas apresentaram perda de permeabilidade de forma gradual. O reagente inicialmente projetado (ácido nítrico) não regenerava 100% da permeabilidade das placas, provocando baixa produtividade. Diante desse cenário a Herculano Mineração buscou analisar os principais contaminantes contidos nas placas, para assim desenvolver o melhor reagente para a limpeza. Inicialmente foi adotada a limpeza com um biodispersante, pois as análises indicavam apenas contaminação física (por micropartículas que obstruem os capilares das placas). Porém com o passar do tempo, somente o biodispersante não era suficiente para devolver a melhor permeabilidade às placas – então, foi aplicado o hipoclorito de sódio, reagente que atua na degradação de matéria orgânica e bactérias.

Os gráficos mostram a evolução obtida na filtragem de rejeitos da Herculano:

Produtividade da filtragem de rejeitos da Herculano Mineração (t/m²/h)
Massa de rejeito filtrada por mês

Descomissionamento da barragens de rejeito

Outro compromisso assumido pela empresa foi o descomissionamento das barragens existentes. Atualmente está sendo descomissionada a barragem B1e o plano contempla o descomissionamento da barragem B4.

Inicialmente, o material das barragens era alimentado na ITM formando um blending com o ROM, porém a equipe de processo se deparou com um problema que foi a contaminação dos materiais granulados com argila, causando assim a perda do valor agregado do produto. Diante desse cenário, optou-se por colocar em operação um circuito que estava desativado. Esse circuito é composto por um trommel, que consiste em uma peneira rotativa que possui maior área de peneiramento que as peneiras convencionais da ITM. Essa alternativa possibilitou aumentar a massa de finos de barragem alimentados, aumentando assim a vida útil da mina.

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