Otimização e simulação do processo de reaproveitamento de resíduo de quartzo na província pegmatítica da Borborema

Abstract

Em uma usina de beneficiamento, tem-se que cerca de 30% a 50% do consumo energético está associado à cominuição. O sistema de moagem pesquisado é um circuito fechado normal, composto por um moinho de seixos, no qual o material da descarga deste equipamento segue para um classificador pneumático. Devido à falta de orientação técnica o processo de cominuição apresenta um elevado consumo de energia na unidade de beneficiamento. Neste caso, a busca pela otimização do processo de moagem permite melhorar a eficiência dos equipamentos e consequentemente reduzir o consumo energético. Com o propósito de reduzir o impacto ambiental e inserir as recentes novidades tecnológicas no processo de moagem de quartzo no estado da Paraíba, o trabalho foi desenvolvido utilizando o resíduo da extração do quartzo do pegmatito Alto Dois Irmãos e também aplicando o software Usim Pac. A pesquisa tem como principal objetivo o reaproveitamento do resíduo de quartzo do pegmatito Alto dois Irmãos, propor uma otimização para o processo de moagem e estabelecer uma metodologia para a instalação e funcionamento de uma nova unidade de beneficiamento de quartzo no Estado da Paraíba. A realização da pesquisa possibilitou direcionar o resíduo de quartzo, para as indústrias bélica, de construção civil e elétrica, contribuindo de forma significativa para amenizar o impacto ambiental. Outra questão importante, foram os ensaios de moagem e simulação que permitiram tornar o processo de beneficiamento eficiente. Na realização dos dois primeiros ensaios de moagem do resíduo em laboratório foram utilizados os seguintes dados: alimentação do moinho com partículas ≤ 5,0 mm, velocidade de operação de 70 rpm, e carga de enchimento de 35% e 40%. Para os dois últimos ensaios foram usados: alimentação do moinho com partículas ≤ 5,0 mm, velocidade de operação de 100 rpm, e carga de enchimento de 35% e 40%. O segundo ensaio de moagem que apresenta carga de enchimento de 40%, apresentou cerca de 48% de material passante em 0,147 mm, que é faixa granulométrica de interesse desta pesquisa. Esse resultado é importante, pois permite melhorar a eficiência do processo em escala industrial. A simulação do processo da moagem do resíduo foi realizada com base nos dados coletados do moinho de seixos da unidade de beneficiamento, nas informações dos ensaios de moagem em laboratório e no modelo calibrado. Os ensaios da simulação do processo apresentaram vários cenários. E neste caso, o cenário I apresentou um percentual de material passante em 0,147 mm de 52,18%, e o cenário II apresentou 57,99% de material passante em 0,147 mm. Esses resultados possibilitam otimizar o processo de moagem e também fornecer parâmetros ótimos para a instalação de um novo equipamento de moagem. De maneira geral, os trabalhos realizados foram satisfatórios, pois o resíduo analisado apresentou teor de SiO2 elevado, podendo ser reaproveitado para diversos seguimentos da indústria. Esse reaproveitamento é fundamental para diminuir os impactos ambientais causados na região de exploração e de beneficiamento. A partir das informações de campo, laboratório e da simulação, foi possível determinar uma metodologia para realizar a otimização da moagem atual e principalmente definir parâmetros confiáveis para a instalação e funcionamento de uma nova unidade de beneficiamento de quartzo.

In a beneficiation plant, up from 30% to 50% of energy consumption is associated to comminution. The researched milling system is a normal closed circuit, composed by a pebble mill, in which the discharge material follows to a pneumatic classifier. Due to the lack of technical guidance, the comminution process presents a high energy consumption in the beneficiation unit. In this case, the search for the optimization in of the milling process allows to improve the efficacy of the equipment and consequently to reduce the energy consumption. With the purpose of reducing the environmental impact and insert the recent technology news in quartz milling process in the state of Paraiba, the work was developed using the residue of the pegmatitic quartz extraction Alto Dois Irmãos and also applying the software Usim Pac. The research has as mainly objective the reuse of the quartz residue of Pegmatite Alto Dois Irmãos, to suggest an optimization to the milling process and to establish a methodology to the installation and operation of a new quartz beneficiation unity in Paraiba State. The research done allowed the targeting of quartz residue to arms, civil and electrical industry contributing in a significant way to soften the environmental impact. Another important question, was the milling and simulation tests, that allowed to turn the beneficiation process efficient. In carrying out of the first two residue milling tests in laboratory, were used the following data: Mill feed with particles ≤ 5,0 mm, operation speed of 70 rpm, and filling load of 35% and 40%. For the last two tests, were used: Mill feed with particles ≤ 5,0 mm, operation speed of 100 rpm and filling load of 40% and 40%. The second milling test, that presents the filling load of 40%, presented about 48 of material through material in 0,147 mm, that is the granulometric range of interest for this research. This result is important, because it allows to improve the process efficiency in industrial scale. The simulation of the milling process of the residue was done based on the collected data of the pebble mill of the beneficiation unity, in the milling test information in laboratory and in the calibrated model. The tests simulation process presented several scenarios. In this case, the scenario I presented a percentage of through material in 0,147 mm of 52,18%, and the scenario II presented 57,99% of through material in 0,147 mm. These results made possible to optimize the milling process and also to provide great parameters to the installation of a new milling equipment. In general, the works performed were satisfactory, given that the analyzed residue, presented high content of SiO2, being able to be reused to several segments in industry. This reuse is fundamental to reduce the environmental impacts caused in the exploration and beneficiation region. From these field, laboratory and simulation information, was possible to determine a methodology to perform the optimization of the current milling and above all to define trustworthy parameters to the installation and operation of a new unity of quartz beneficiation.