Estudo de flotação não convencional para o tratamento de rejeitos de ouro

Abstract

Esta tese apresenta o desenvolvimento de um processo alternativo para a recuperação de partículas de ouro presentes em rejeitos de unidades de tratamento de minérios por flotação. O processo envolve duas etapas em série: a primeira de condicionamento em alta intensidade (CAl) visando a formação de agregados de partículas hidrofóbicas, finas e ultrafinas, portadoras de ouro adequadas à flotação; a segunda, a flotação, é realizada em uma coluna de flotação modificada, denominada de coluna de três produtos (C3P). Foram investigados os diversos parâmetros que influenciam ambas as etapas, entre os quais a quantidade e a forma da energia transferida ao sistema na etapa de condicionamento, o tipo e concentração de reagentes e os parâmetros de "design" e operacionais da C3P. Os resultados foram analisados pelos parâmetros de separação, recuperação e teor, pelos parâmetros cinéticos e também pelos valores de flotação verdadeira e grau de arraste. Esses estudos foram realizados em nível de laboratório e piloto. O efeito do CAl foi estudado mantendo-se o grau de turbulência constante e variando-se a energia transferida à polpa. No estudo integrado de laboratório, CAI-Fiotação (convencional), os melhores resultados mostraram um aumento de 24% na recuperação do ouro, 50% no teor de ouro e, pelo menos, 3-4 vezes na cinética de flotação. As partículas grossas colidem com suficiente energia com partículas finas produzindo a adesão. As partículas finas por sua alta energia superficial aderem-se melhor à superfície de partículas grossas em pequenos tempos de CAl (0,5-2,0 kWh/m3 polpa). Isto ocorre de forma similar ao fenômeno de "slimes-coating", onde as partículas grossas funcionam como "carrier''. Para tempos mais longos de CAl (2-3 kWh/m3 polpa), as partículas finas aderidas às grossas são desagregadas devido às altas forças de cisalhamento que atuam na superfície de contato. Em valores de 3-4 kWh/m3 polpa, as próprias partículas finas agregam-se. Isso é conseqüência da necessidade de superar a barreira energética existente entre elas (repulsão eletrostática) que dificulta a aproximação e colisão das mesmas. Para valores extremos (4 kWh/m3 polpa) ocorre novamente a desagregação. A coluna de flotação foi utilizada na recuperação de partículas de ouro presentes em materiais de rejeito de duas usinas que rejeitam partículas de ouro com teores diferentes (médio e baixo). A C3P permite a extração seletiva do produto drenado da espuma (terceiro produto) e possui uma segunda água de lavagem na zona "intermediária", entre a alimentação e a zona de espuma. O terceiro produto, dependendo do seu teor, pode ser classificado, recirculado após moagem ou simplesmente descartado. Em ambos os casos o processo integrado CAl + C3P, justifica-se tanto do posto de vista técnico como do econômico. São também discutidos o potencial técnico e econômico deste desenvolvimento integrado e as aplicações na área de tratamento de minérios.

This thesis presents the development of an alternative process to recover gold particles present in froth flotation tailings. The process involves two main stages: the first, high intensity conditioning (HIC) aiming at the formation of gold bearing aggregates to solve flotation particle size problems and a second, a flotation stage itself, in a modified column flotation cell named as 3PC or three products column (concentrate, tailings and the "third" product or drop-back material from froth ). Several parameters influencing both processes were investigated, among them, the amount and form of transfer the energy in the conditioning stage, type and reagent concentration and design and operating factors in the C3P cell. The effect of the high intensity conditioning (HIC) on carrier flotation of gold was studied at laboratory scale by keeping the degree of turbulence constant and varied the energy transferred to the pulp. Best results integrating both processes were obtained after pulp HIC and showed an increase in 24% the recovery of gold, 50% in concentrate grade and higher flotation rates (at least 3-4 times faster). The fines adhere better to the surface of coarse particles (gold or pyrite) at low shear energy values (0.5-2.0 kWh/m3 pulp). This proceeds like the slime coating phenomenon. Between 2.0-3.0 kWh/m3 pulp, they detach from the coarse ones due to the shear forces operating at the contact surface. At about 3.0-4.0 kWh/m3 pulp they aggregate themselves yielding more floatable species (overcoming repulsion phenomena) and at 4kWh/m3 pulp, interparticle attrition rules again, and no aggregates are formed. The C3P was utilized for the recovery of gold bearing particles present in two flotation tailings having different gold grades (low and medium). This C3P cell selectively separates drained particles from the froth zone and uses a secondary wash water system between the feed and the froth zone. The separated third product, depending on the mineral system can be discarded, recycled, screened or reground. Thus, in both cases, the combined (CAl + C3P) was found to be fully attractive technically and economically for the gold bearing tailings. The potential practical applications of the combined process in the field of mineral processing are fully discussed.