Melhorias no manuseio do rejeito de minério de ferro da concentração magnética de Carajás através do uso do polímero superabsorvente e do auxiliar de drenagem

Abstract

O mercado mundial de minério de ferro movimenta anualmente milhões de toneladas de produto gerando uma massa considerável de rejeito. Diante das dificuldades de disposição de rejeito torna-se fundamental maximizar a recuperação em massa das usinas de beneficiamento buscando o aproveitamento dos rejeitos ultrafinos. Neste trabalho foi estudado o rejeito ultrafino proveniente do reprocessamento por concentração magnética do material descartado na barragem do Gelado, localizada na Serra dos Carajás, estado do Pará, Brasil. Devido à elevada presença de partículas finas e ultrafinas e às condições climáticas da floresta amazônica, o material tem alta coesividade e adesividade. Com teores variando de 58% a 61,5% de ferro, o rejeito representa 39% da massa processada e pode ser considerado produto, desde que sua logística de manuseio e transporte seja viável. O aproveitamento do rejeito ultrafino tem potencial de proporcionar um ganho de receita substancial, além do ganho ambiental relacionado ao não direcionamento do rejeito para barragem. A rota de processo para o aproveitamento deste rejeito consiste basicamente de uma etapa de filtragem do tipo prensa. Após a filtragem o rejeito terá que percorrer toda a cadeia logística até o cliente final. Não há, no mercado mundial de minério de ferro, material com características semelhantes ao rejeito em estudo, sendo fundamental estudar alternativas que possam favorecer o manuseio a fim de se evitar problemas de escoamento ao longo de toda a cadeia logística. O objetivo deste trabalho foi estudar o reagente superabsorvente e o auxiliar de drenagem que têm potencial de favorecer o manuseio do rejeito. Para a avaliação dos resultados dos testes foram realizados ensaios específicos da área de manuseio. Na primeira fase do trabalho foram avaliados 3 superabsorventes de fornecedores diferentes (fornecedor A, B e C), a dosagem de aplicação do mesmo e o tempo de interação entre o reagente e o rejeito. Na segunda etapa do trabalho foi avaliada a influência do auxiliar de drenagem em conjunto com o superabsorvente, tendo em vista que os auxiliares de drenagem proporcionam maior exposição de água livre podendo favorecer a atuação do superabsorvente. Dentre os superabsorventes estudados verificou-se que o reagente do fornecedor A, aplicando a dosagem de 1000 g/t, apresentou o melhor resultado. Observou-se que o tempo de interação de 1 minuto é suficiente para promover a mistura entre o rejeito e o superabsorvente. A aplicação do reagente superabsorvente proporcionou melhora significativa no limite plástico do material, permitindo assim absorver variações de umidade do produto na etapa de filtragem. Após a adição do superabsorvente a classificação do fluxo foi alterada de “coesivo” para “fluxo fácil”. A aplicação do superabsorvente proporcionou melhora no TML (limite de umidade v transportável), favorecendo assim o transporte marítimo. O teste em conjunto do auxiliar de drenagem com o superabsorvente mostrou ganho significativo do parâmetro ângulo de chute visto que o ângulo foi reduzido de 90° para 60°. Em linhas gerais, conclui-se que o emprego do reagente superabsorvente e do auxiliar de drenagem são medidas eficazes para melhorar o desempenho do manuseio do rejeito da concentração magnética de Carajás.

The global iron ore market moves millions of tons of product every year, generating a considerable mass of tailings. Due to the difficulties of disposing of tailings, it is essential to maximize the mass recovery of processing plants in order to take advantage of ultrafine tailings. In this work was studied the ultrafine tailings from the reprocessing by magnetic concentration of the material discarded at the Gelado dam, located in the Serra dos Carajás, in the state of Pará, Brazil. Due to the high presence of fine and ultrafine particles and the climatic conditions of the Amazon rainforest, the material has high cohesiveness and adhesiveness. With iron contents ranging from 58% to 61.5%, the tailings represent 39% of the processed mass and can be considered a product, provided that the logistics of handling and transportation are viable. The use of ultrafine tailings has the potential to provide a substantial gain in revenue, in addition to the environmental gain related to not directing the tailings to a dam. The process route for using this tailings basically consists of filtering in a filter press. After filtering, the tailings will have to go through the entire logistics chain to the end customer. There is no material on the world iron ore market with similar characteristics to the tailings under study, and it is essential to study alternatives that can favor handling in order to avoid flow problems throughout the entire process. The objective of this work was to study the superabsorbent reagent and drainage aid that have the potential to favor tailings handling. To evaluate the test results, specific tests were carried out in the handling area. In the first phase of the work, 3 superabsorbents from different suppliers (supplier A, B and C) were evaluated, as well as the dosage of application and the interaction time between the reagent and the tailings. In the second stage of the work, the influence of the drainage auxiliary in conjunction with the superabsorbent was evaluated, bearing in mind that drainage auxiliary provide greater exposure of free water and can favor the performance of the superabsorbent. Among the superabsorbents studied, it was found that the reagent from supplier A, at a dosage of 1000 g/t, gave the best results. It was observed that an interaction time of 1 minute is sufficient to promote mixing between the tailings and the superabsorbent. The application of the superabsorbent reagent provided a significant improvement in the plastic limit of the material, thus allowing it to absorb variations in the product's moisture during the filtering stage. After adding the superabsorbent, the flow classification was changed from “cohesive” to “easy flow”. The application of the superabsorbent improved the TML (transportable moisture limit), thus favoring maritime transport. The joint test of the vii drainage auxiliary with the superabsorbent showed a significant gain in the chute angle parameter, since the angle was reduced from 90° to 60°. Overall, it can be concluded that the use of the superabsorbent reagent and the drainage auxiliary are effective measures for improving the performance of the handling of tailings from the Carajás magnetic concentration.