BR112015015732B1 - método para tratar uma pasta do processo de bayer compreendendo licor e lama vermelha - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA TRATAR UMA SUSPENSÃO DO PROCESSO DE BAYER COMPREENDENDO LICOR E LAMA VERMELHA. A invenção fornece métodos e composições para melhorar a reologia de lama vermelha removida o licor do Processo de Bayer. O método inclui a adição de um floculante e de um polissacarídeo reticulado ao licor. Esta combinação separa a lama vermelha do licor, mas também evita que a lama vermelha se torne demasiadamente espessa. Evitando-se espessura excessiva, o método permite a formação de quantidades extremamente densas de lama vermelha mesmo em sedimentadores primários porque a lama vermelha densa ainda pode escoar. Como um resultado um usuário pode apresentar simultaneamente tanto uma fácil manipulação da lama vermelha como também altas taxas de recuperação de alumina valiosa e de cáustico provenientes da lama vermelha.

Description

Antecedentes da Invenção

[001] A invenção refere-se a composições, métodos e aparelhagens para melhorar o desempenho de sedimentadores primários e circuitos de lavagem para lama vermelha em um Processo de Bayer. Como descrito, por exemplo, nas Patentes US 6.814.873, 6.033.579, 6.048.463 e Pedido de Patente Publicada US 2008/0257827, no Processo de Bayer o trihidrato de alumina é extraído do minério bauxita. O minério bauxita é pulverizado então passa pelo estágio de digestão (onde ele é suspenso em um meio líquido cáustico e é aquecido sob pressão), um estágio de clarificação, um estágio de precipitação, um estágio de classificação e finalmente um estágio de calcinação do qual o produto final é recuperado.

[002] No estágio de clarificação a lama vermelha é separada da alumina no minério. A lama vermelha é a grande percentagem do minério que permanece insolúvel depois da digestão com o meio cáustico. Esta fração insolúvel deve ser removida antes da etapa de recuperação do trihidrato de alumina no processo de modo a evitar a contaminação do produto final do Processo de Bayer. A lama de digestão consiste em partículas de lama finamente suspensas que são comumente removidas pela adição de floculantes em grandes vasos de separação denominados espessadores ou sedimentadores. O floculante age para aglutinar as partículas aumentando a sua taxa de sedimentação no espessador. O líquido sobrenadante então tipicamente refere-se a filtros, frequentemente denominados Filtração de Segurança, para remover qualquer material insolúvel restante antes da recuperação do trihidrato de alumina. A lama vermelha proveniente da corrente de fundo do espessador contém alumina valiosa e cáustica em solução que é recuperada no Circuito de Lavagem da Lama Vermelha também conhecido como circuito de decantação em contracorrente (CCD). Durante diversos estágios, a pasta de lama é misturada com água de lavagem progressivamente mais diluída (com menor teor de alumina valiosa e cáustico). A água de lavagem que avança aumenta progressivamente o seu teor de cáustico e de alumina enquanto ela recupera os produtos valiosos provenientes da pasta vermelha, então sai definitivamente como uma corrente de diluição para uso de volta para o processo em um ponto apropriado. A lama vermelha resultante é enviada para ser descartada. Alguns exemplos de clarificação de lama vermelha são descritos nas Patentes US 3.085.853, 3.397.953, 3.445.187, 3.541.009, 3.681.012, 4.767.540 e 5.008.089.

[003] Como consequência do custo associado com cada etapa adicional de filtração e de diluição, podem ser conseguidas grandes economias e eficiências pela redução do número ou da intensidade das etapas necessárias de filtração e de diluição. Como um resultado, há evidente utilidade nos novos métodos de floculação e de separação mais eficazes dos líquidos que contêm a lama vermelha.

[004] Não se pretende que a técnica descrita nesta seção constitua uma admissão e que qualquer patente, publicação ou outra informação aqui citada como "técnica anterior" em relação a esta invenção, a não ser se for especificamente citada como tal. Além disso, esta seção não precisa ser considerada como significando que foi feita uma busca ou que não exista outra informação pertinente como definida em 37 CFR § 1.56(a).

Breve Sumário da Invenção

[005] Pelo menos uma modalidade da invenção está dirigida a melhorar o processo de separação e de lavagem de sólidos insolúveis da lama vermelha no processo de Bayer por adição de polissacarídeos reticulados em combinação com floculantes nos estágios primários de sedimentação e de lavagem do processo.

Descrição Detalhada da invenção

[006] As definições a seguir são fornecidas para determinar como precisam ser considerados os termos usados neste pedido de patente e em particular como as reivindicações precisam ser consideradas. A organização das definições é apenas para conveniência e não se pretende limitar qualquer uma das definições a qualquer categoria em particular.

[007] "Clarificador" significa um dispositivo para separação usado para clarificação da lama vermelha que inclui: um espessador, um sedimentador ou um lavador.

[008] "Que Consiste Essencialmente em" significa que os métodos e as composições podem incluir etapas adicionais, componentes, ingredientes ou similares, porém somente se as etapas adicionais, componentes e/ou ingredientes não alterem materialmente as características básicas e novas dos processos e das composições reivindicados.

[009] “Dextrano” é um polissacarídeo caracterizado como sendo um glucano ligado a α-D-1,6 glicose com as cadeias laterais 1-3 ligadas às unidades da cadeia principal do polissacarídeo.

[010] “Distal” é o contrário de “Próximo” e significa subsequente a uma etapa em particular em um processo sequencial.

[011] “Floculante” significa uma composição de matéria que quando adicionada a um líquido que contenha partículas suspensas finamente divididas, desestabiliza e agrega os sólidos pelo mecanismo de formação de ponte entre partículas, pode haver uma baixa densidade de carga e um alto peso molecular (em excesso de 1.000.000).

[012] “Licor Verde” significa o licor que contém alumina que passou através de um estágio de Filtração de Segurança e não mais contém lama vermelha.

[013] “Licor ou Licor de Bayer” significa um meio líquido cáustico que foi tratado por um Processo de Bayer em uma instalação industrial.

[014] "Polissacarídeo" significa um carboidrato polimérico que possui um grande número de unidades de repetição que consistiam em açúcares simples, a ligação C-O-C formada entre duas tais unidades simples associadas de açúcar em uma cadeia de polissacarídeo é denominada uma ligação glicosídica e a cadeia de condensação contínua de unidades de monossacarídeo irá resultar em polissacarídeos, os polissacarídeos comuns são amilose e celulose, ambas constituídas de monômeros de glicose, os polissacarídeos podem possuir uma cadeia reta ou uma cadeia principal de polímero ramificado que inclui um ou mais monômeros de açúcar, os monômeros de açúcar comuns em polissacarídeos incluem glicose, galactose, arabinose, manose, frutose, ramnose e xilose.

[015] "Alimentação Primária do Sedimentador" significa a pasta digerida no Processo de Bayer como carregada ao primeiro estágio de separação de sólidos /líquido, esta pode ser uma mistura da pasta digerida mais a solução de diluição e a solução de diluição é rotineiramente a água de lavagem da técnica em contra corrente proveniente dos estágios de lavagem da lama vermelha, a alimentação do sedimentador primário difere das soluções ou das suspensões sujeitas a clarificação e/ou a separação no estágio de clarificação subsequente ou dos estágios de lavagem da lama vermelha por composição como para o teor de sólidos, o teor de aluminato de sódio dissolvido e a alcalinidade total. Além disso, a alimentação do sedimentador primário também difere das soluções ou das suspensões sujeitas à clarificação e/ou à separação no estágio subsequente de clarificação ou aos estágios de lavagem da lama vermelha pelo fato de que nenhuma fração insolúvel da mesma recebeu um tratamento de floculação anterior.

[016] “Próximo” é o contrário de “Distal” e significa antes de uma etapa em particular em um processo sequencial.

[017] “Lama vermelha” significa o material sólido insolúvel que é um produto residual do licor de Bayer que não se dissolve livremente durante o estágio de digestão ou que precipita como parte do processo de digestão. A lama vermelha pode compreender óxido férrico (do qual a lama deriva tipicamente a sua cor marrom avermelhada), alumina, sílica, óxido de silício, óxido de cálcio, alumino silicatos de sódio e/ou óxidos de titânio (dependendo das composições de minério específicas no Processo de Bayer) assim como materiais cáusticos e outros provenientes do licor de digestão que pode ser parte da fase líquida da pasta de lama vermelha do Processo de Bayer.

[018] “Reologia” significa interconexão da vazão e das propriedades elásticas, viscosas e/ou plásticas da matéria que escoa.

[019]“Pasta” significa uma mistura que compreende um meio líquido dentro do qual as partículas sólidas são dispersas ou suspensas.

[020] “Espessador” ou “Sedimentador” significa um vaso usado para efetuar uma separação de sólido-líquido de uma pasta, frequentemente com a adição de floculantes, o vaso construído e disposto para receber uma pasta, reter a pasta durante um período de tempo suficiente para permitir que partes sólidas da pasta se sedimentem no fundo (corrente de fundo) de uma parte mais líquida da pasta(sobrenadante), decantar o sobrenadante e remover a corrente de fundo. A corrente de fundo do espessador e o sobrenadante do espessador são frequentemente passados para os filtros para melhor separar os sólidos dos líquidos.

[021] “Lavador” significa um vaso usado para efetuar uma separação de sólido-líquido de lama vermelha do líquido utilizando-se decantação em contracorrente separando-se o material em um corrente de fundo (uma pasta altamente concentrada tipicamente no fundo do lavador) e um sobrenadante (uma corrente de líquido clarificada tipicamente no topo do equipamento), o líquido usado para efetuar a contracorrente pode ser água, licor ou uma mistura de água e licor ou sobrenadante de outro local no processo de Bayer.

[022] Na eventualidade de que as definições acima ou uma descrição citada em outro local neste pedido de patente sejam incoerentes com um significado (explícito ou implícito) que é comumente usado em um dicionário ou citado em uma fonte incorporada como referência neste pedido de patente, o pedido de patente os termos da reivindicação são entendidos em particular para serem considerados de acordo com a definição ou com o relatório descritivo neste pedido de patente e não de acordo com a definição comum, com a definição no dicionário ou com a definição que foi incorporada como referência. À luz do que foi visto antes, na eventualidade de que um termo pode ser entendido apenas se for considerado por um dicionário, se o termo for definido pela Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5a. Edição, (2005), (Publicada por Wiley, John & Sons, Inc.) esta definição deve controlar como o termo a ser definido pelas reivindicações.

[023] Pelo menos uma modalidade da invenção está dirigida a um método para tratamento de pasta de lama vermelha do Processo de Bayer para melhorar a recuperação de cáustico e alumina. O tratamento pode ocorrer em sedimentadores e em circuitos de lavagem. O processo compreende o contato da alimentação do sedimentador primário ou da pasta de alimentação do lavador com um floculante em combinação com um polissacarídeo modificado. O método modula a reologia de lama vermelha espessada que permite mais altas densidades da corrente de fundo a serem visadas em cada vaso do Circuito de Lavagem ou nos sedimentadores primários.

[024] O fluxo da pasta de lama vermelha no estágio de clarificação sofre de algumas propriedades contraditórias. Teoricamente a corrente de fundo de um sedimentador ou de um lavador precisava possuir uma densidade muito alta. Tal densidade alta resulta de remoção altamente eficaz de cáustico solúvel e de alumina da corrente de fundo da lama vermelha, tão eficaz pelo fato de que a lama vermelha compreende apenas materiais insolúveis. No entanto quando aumenta a densidade dos sólidos na corrente de fundo, o limite de escoamento da pasta também irá aumentar e consequentemente isto reduz a capacidade de a corrente de fundo escoar realmente através do equipamento usado no processo de clarificação. Como um resultado, na prática a densidade da corrente de fundo precisa ser mantida abaixo de um grau de espessura mesmo se isto significar que a alumina e o cáustico valiosos permaneçam dentro da corrente de fundo. Esta é uma prática onerosa que reduz a quantidade de alumina real que pode ser recuperada de uma dada amostra de minério para uma quantidade significativamente abaixo do seu rendimento teórico.

[025] Adicionalmente, pela redução do nível de sólidos suspensos que permanecem no sobrenadante acima da pasta floculada formada no licor do sedimentador principal, os sólidos a serem removidos durante a clarificação subsequente do sobrenadante por filtração são diminuídos.

[026] Em pelo menos uma modalidade o método altera a reologia (viscosidade, elasticidade e/ou plasticidade) da corrente de fundo que passa através do(s) lavador(es) e/ou do sedimentador(es) tal que a corrente de fundo possui propriedades que de outra maneira estariam associados com uma pasta da corrente de fundo de menor densidade dos sólidos. Isto permite que os operadores aumentem a densidade da corrente de fundo em um, alguns ou todos os vasos do circuito, resultando em melhor eficiência de extração de alumina e de cáustico e maior circulação.

[027] Em pelo menos uma modalidade a corrente de fundo que passa através de pelo menos uma parte do circuito possui uma densidade tão alta que para o método, este não seria capaz de passar através do(s) lavador(es) e/ou do(s) sedimentador(es) ou seria somente capaz de fazer isso com a entrada de uma quantidade significativa de energia, esforço e/ou custos.

[028] Os floculantes adequados de modo geral possuem pesos moleculares em excesso de 1.000.000 e frequentemente em excesso de 5.000.000. Os floculantes podem ser aniônicos, catiônicos e/ou zwitteriônicos. A dose de floculante depende das propriedades da pasta que está sendo tratada e podem ser determinadas empiricamente por um perito na técnica. Em geral, a dose de polímero floculante necessária depende tanto da natureza da pasta de alimentação (sedimentador ou lavador) e do tipo de floculante usado. No entanto, tipicamente as taxas de dosagem estão, de modo geral, dentro da faixa de 10-500g/T baseadas em sólidos polímeros, por ton de lama vermelha e mais preferivelmente de 30-400g/T.

[029] Pelo menos em uma modalidade o floculante é selecionado do grupo que consiste em: (i) homopolímeros de ácido acrílico, (ii) copolímeros de ácido acrílico e acrilamida, (iii) copolímeros de ácido acrílico e acrilamida modificados para conter um grupamento de ácido hidroxâmico e (iv) copolímeros de ácido acrílico e acrilamida modificados para conter e compreender acrilato de amônio. Pelo menos em uma modalidade o floculante possui um peso molecular maior do que 10 milhões.

[030] Similarmente, enquanto os floculantes aniônicos de polímero podem ser formados usando-se monômeros aniônicos, também é possível modificar certos polímeros não iônicos de adição de vinila para formar polímero carregados anionicamente. Os polímeros deste tipo incluem, por exemplo, aqueles preparados pela hidrólise de poliacrilamida.

[031] O floculante pode ser preparado na forma sólida, como uma solução aquosa, como uma emulsão de água em óleo ou como uma dispersão em água. Os polímeros aniônicos representativos incluem copolímeros de acrilamida com acrilato de sódio e/ou com o ácido 2-acrilamido 2-metilpropanossulfônico (AMPS) ou um homopolímero de acrilamida que foi hidrolisado para converter uma parte dos grupos acrilamida a ácido acrílico.

[032] Pelo menos em uma modalidade o polissacarídeo é reticulado. A reticulação pode ser realizada com um agente reticulante. Pelo menos em uma modalidade a reticulação é realizada por uma interação com um agente reticulante sobre um monômero etilenicamente insaturado contendo pelo menos dois locais de insaturação etilênica ou contendo um local de insaturação etilênica e um site de um grupo reativo tal como um epóxido ou um aldeído. Agentes Reticulantes Representativos incluem N,N-metilenobisacrilamida, N,N- metilenobismetacrilamida, diacrilato de polietileno glicol, dimetacrilato de polietileno glicol, dimetacrilato de dietileno glicol, dimetacrilato de trietileno glicol, dimetacrilato de polietileno glicol, dimetacrilato de polipropileno glicol, N-vinil acrilamida, divinil benzeno, sais de trialil amônio, N-metil alilacrilamida, acrilato de glicidila, acroleína, metilolacrilamida, glioxal, epihalohidrinas, dialdeídos diglicidil éteres e similares e qualquer combinação dos mesmos. Pelo menos em uma modalidade o agente reticulante é adicionado aos polímeros reticulados a uma dosagem de desde aproximadamente 0,0001 até aproximadamente 10, de preferência desde aproximadamente 0,0001 até aproximadamente 0,2 por cento em peso baseado no peso dos polímeros.

[033] Em pelo menos uma modalidade, pela floculação de uma alimentação do sedimentador primário, uma interface de licor /lama transparente irá se formar e gradualmente sedimentar, fornecendo uma camada sobrenadante de licor transparente sobrejacente a uma camada de lama. A camada de lama inferior contém o material floculado. O sobrenadante sobrejacente é o licor que é separado para filtração subsequente e contém apenas uma quantidade mínima de sólidos da lama. A invenção diminui a quantidade de sólidos suspensos em tal sobrenadante e, portanto, diminui a extensão da filtração necessária para obter uma dada pureza da solução de aluminato de sódio.

[034] Pelo menos em uma modalidade, os sólidos capturados pela combinação do floculante e do polissacarídeo modificado contêm mais dos minerais e dos sólidos que consistem em sílica e potássio tal que os sólidos que se referem ao sobrenadante do clarificador contêm uma menor quantidade de tais materiais, resultando na floculação seletiva e na sedimentação de tais materiais.

[035] Pelo menos em uma modalidade, o floculante polimérico e o polissacarídeo são ambos adicionados à alimentação do sedimentador primário como soluções aquosas para facilitar a dispersão rápida de cada agente dentro da alimentação do sedimentador primário.

[036] Pelo em menos uma modalidade o método é conduzido de acordo com e/ou em associação com parte de ou com toda uma ou mais das: composições, aparelhagens e métodos usados no processo de Bayer descrito em uma ou mais das: Patentes US 6.365.116, 6.726.845, 5.217.620, 5.478.477, 5.387.405, Pedido de Patente Internacional WO 99/29626 e artigos científicos: Step change improvements in underflow rheology por Berger A. e outros, Proceedings of the 14th International Seminar on Paste and Thickened Tailings, pp. 135-141 (2011) e Effect of Surfactants on Bauxite Residues Suspensions Viscosity por Frost, R e outros, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 292(1), pp. 21 - 26 (2007).

EXEMPLOS

[037] O texto anterior pode ser mais bem entendido por referência aos exemplos a seguir, que são apresentados para fins de ilustração e não se pretende limitar o âmbito da invenção.

[038] Foram realizados testes para sedimentação da lama vermelha para avaliar o efeito sobre a transparência do sobrenadante do licor e sobre a taxa de sedimentação com e sem a adição de um polissacarídeo reticulado a um tratamento padronizado com floculante aniônico. Estes testes envolveram a mistura de uma quantidade conhecida de solução de floculante (e polissacarídeo quando apropriado) em uma proveta que contém uma pasta de lama vermelha no Processo de Bayer. Após a mistura, foi permitido que as provetas sedimentassem depois de um dado período de tempo o licor na superfície da proveta foi amostrado, filtrado e o resíduo filtrado pesado. A transparência do licor é descrita em termos de sólidos de sobrenadante com unidades de grama por litro (essencialmente quando menos sólidos no sobrenadante mais eficaz será a estratégia do tratamento químico).

Exemplo 1

[039]Amostras de pasta de alimentação do sedimentador da planta foram tratadas usando-se uma solução a 0,1% de um floculante para látex 100% aniônico comercialmente disponível e uma solução a 13% de um polissacarídeo modificado (reticulado). Neste caso o polissacarídeo modificado era o dextrano. A Tabela 1 detalha os sólidos do sobrenadante para a pasta de lama vermelha floculada com (i) o floculante aniônico e (ii) a combinação de floculante aniônico e do polissacarídeo reticulado. A adição de polissacarídeo modificado à pasta, a uma taxa de dosagem da ordem de 30 ppm, resultou em aproximadamente 50% de redução nos sólidos do sobrenadante. Foi conseguida uma redução substancial nos sólidos do sobrenadante na faixa de dose do floculante de 40 - 130 g/T.

[040] Tabela 1. Sólidos do sobrenadante medidos em testes de sedimentação de lama vermelha que usam um floculante aniônico padronizado com e sem tratamento adicional com polissacarídeo modificado.

AF = Floculante Aniônico MPS = Polissacarídeo modificado (dextrano reticulado)

Exemplo 2

[041] O método do pedido de patente do polissacarídeo modificado foi avaliado pela adição de um polissacarídeo modificado antes, com ou depois da adição do floculante. O floculante aniônico e o polissacarídeo modificado eram os mesmos que aqueles usados no exemplo 1 como era o método do teste. A pasta usada foi de novo a alimentação do sedimentador da planta. A Tabela 2 detalha os sólidos do sobrenadante quando o polissacarídeo modificado foi pré-dosado e codosado com o floculante aniônico em um conjunto de testes e quando ele foi codosado e pós-dosado com o floculante aniônico em um segundo conjunto de testes. O polissacarídeo modificado era eficaz em todos os métodos do pedido de patente, reduzindo os sólidos do sobrenadante quando comparados à mesma dose de floculante aniônico aplicado sem polissacarídeo adicional modificado.

[042] Tabela 2. Dados de sobrenadante dos testes de sedimentação que comparam o método do pedido de patente de um polissacarídeo modificado quando apl icado com um flocu lante aniônico convencional.

Exemplo 3

[043] O uso de polissacarídeos tal como dextrano foi identificado anteriormente e usado em combinação com floculantes aniônicos como um auxiliar de transparência em sedimentadores para lama vermelha (como descrito, por exemplo, na US 3.085.853). Foram conduzidos testes de sedimentação de lama vermelha, como descrito ante, para avaliar a eficiência relativa de um polissacarídeo modificado (reticulado) comparado ao mesmo polissacarídeo não modificado. O floculante aniônico e o polissacarídeo modificado foram os mesmos como aqueles usados no exemplo 1. As soluções de polissacarídeo modificado e não modificado continham a mesma quantidade de polissacarídeo em cada tratamento. A Tabela 3 detalha os sólidos do sobrenadante de lama vermelha tratada com uma combinação de (i) floculante aniônico e dextrano reticulado e (ii) floculante aniônico com dextrano. Neste exemplo foi usado de novo um floculante aniônico a 100% comercialmente disponível, porém este era um produto diferente daquele usado nos exemplos 1 e 2.

[044] Tabela 3: Sólidos do sobrenadante provenientes de testagem da lama vermelha com combinações de polissacarídeo modificado e polissacarídeo não modificado com floculante aniônico.

[045] Os dados demonstram que a adição de polissacarídeo modificado é surpreendentemente more eficaz na redução de sólidos do sobrenadante comparado com o uso de polissacarídeo não modificado.

Exemplo 4

[046] A análise dos sólidos obtidos pelos testes de sedimentação conduzidos como descrito nos exemplos anteriores foi completada para determinar a natureza dos sólidos removidos pelo pedido de patente de polissacarídeo modificado. Os testes de sedimentação da lama vermelha foram completados usando-se uma combinação de floculante aniônico hidroxamado comercialmente disponível tanto com como sem pedido de patente adicional de um polissacarídeo reticulado. O tratamento e os sólidos do sobrenadante obtidos estão relacionados na tabela 4.

[047] Tabela 4. Sólidos do sobrenadante provenientes de testes com lama vermelha que usam um floculante aniônico hidroxamado e polissacarídeo modificado.

[048] Adicionalmente, amostras dos sólidos do sobrenadante, foram coletadas, secas e sujeitas a espectroscopia com fluorescência em raios X (XRF) para determinar os componentes elementares presentes no sobrenadante. A Tabela 5 apresenta a quantidade e a variação relativa em uma faixa de elementos analisados nas amostras tratadas. Surpreendentemente, o tratamento com o polissacarídeo reticulado resulta em significativamente menos materiais contendo sílica e potássio contidos nos sólidos do sobrenadante. Quando comparados à redução nas quantidades relativas de outros elementos tais como ferro, titânio e cálcio, há muito menos sílica e potássio nas amostras tratadas. Isto indica que o polissacarídeo modificado é seletivo para a remoção de minerais insolúveis que podem ter alto teor de sílica e de potássio. Exemplos de tais minerais seriam muscovita ou mica.

[049] Tabela 5. Concentração de produto (expresso como ppm ou mg de analito por litro de sobrenadante)

Exemplo 5

[050] Foram realizados testes com sedimentação com raspador conduzidos em um cone de Imhoff para avaliar o efeito da combinação de um floculante / polissacarídeo modificado nas características de fluxo e reologia de lama vermelha floculada. Estes testes envolveram a mistura de um litro de alimentação de pasta final do lavador de lama vermelha em planta de Bayer juntamente com uma quantidade conhecida de solução de floculante convencional e solução de polissacarídeo modificado em uma bureta. Após a mistura, a pasta foi transferida imediatamente para um cone de Imhoff e a pasta foi então raspada até um volume específico de leito de lama (a densidade de sobrenadante do leito calculada partindo do volume do leito e da concentração de sólidos de alimentação conhecidos). O bloco do cone de Imhoff foi então liberado e medido o tempo para que a pasta espessada seja descarregada do cone. O tempo necessário para a descarga da pasta toda é uma medida da capacidade de escoamento da lama (ou reologia). Este tempo para a descarga foi comparado com a pasta de alimentação tratada com somente com floculante (o processo ‘normal’ para o circuito do sedimentador e do lavador). Quanto mais rápida a taxa de descarga melhor será a reologia da corrente de fundo da lama e definitivamente as propriedades para o bombeamento da corrente de fundo do espessador.

[051] A Tabela 6 detalha a taxa de descarga média da pasta de lama vermelha espessada proveniente do cone de Imhoff raspado depois do tratamento com floculante e depois com o tratamento com a combinação de floculante e polissacarídeo modificado. A dose de floculante foi mantida constante a 100 g/T enquanto a dose de polissacarídeo modificado (quando ampliada) era de 3,75 ppm. Neste caso, o polissacarídeo modificado usado foi um dextrano reticulado. O floculante usado foi um floculante convencional de poliacrilato/poliacrilamida comercialmente disponível e tipicamente usado para a sedimentação da lama vermelha nos lavadores.

[052] Tabela 6: Tempo médio que dura a descarga da pasta de lama vermelha consolidada proveniente de um cone de Imhoff através de uma faixa de densidades da corrente de fundo médio do leito. A dose de floculante dose era constante a 100 g/T. A dose de polissacarídeo era de 3,75 ppm.

[053] A raspagem da pasta tratada com floculante convencional até uma densidade média da corrente de fundo maior do que 21%, resultou em eficazmente nenhum fluxo quando o plugue foi removido. Eficazmente a pasta não foi descarregada do cone de Imhoff devido às fracas características do fluxo da lama consolidada raspada na base do cone.

[054] Isto foi comparado aos resultados obtidos depois da raspagem da pasta que foi tratada com a mesma dose de floculante convencional juntamente com o polissacarídeo modificado (3,75 ppm). Através de uma faixa similar de altas densidades médias de corrente de fundo, a pasta descarregada do cone sem restrição (~100 mL/s). Este é um aumento significativo nas propriedades de escoamento da lama vermelha quando comparadas ao teste de controle (tratamento somente com floculante).

[055] Em um teste separado a lama foi tratada de uma maneira similar (o mesmo floculante na mesma dose), porém a dose do polissacarídeo modificado foi reduzida até 0,75 ppm. Quando consolidado até uma densidade média da corrente de fundo de 23,8 g/100 mL foi registrado um tempo de descarga de 19 segundos (taxa média de descarga de 53 mL/s). A comparação disso com os dados da Tabela 1, seria de se esperar que a consolidação de lama para esta concentração sem a adição de polissacarídeo modificado resultasse em nenhum fluxo, enquanto que a uma dose mais alta de polissacarídeo modificado (3,75) resulta claramente em vazões substancialmente mais altas.

[056] Os resultados destes testes indicam que a adição de floculante e de polissacarídeo em combinação com um circuito de lavador de lama vermelha ou de sedimentador primário permitiria que a densidade alvo da corrente de fundo fosse aumentada substancialmente enquanto que as características do fluido dos sólidos da corrente de fundo podiam ser mantidas ou melhoradas.

[057] Embora esta invenção possa ser incorporada em muitas formas diferentes, são descritos neste caso em detalhe as modalidades específicas preferidas da invenção. A presente descrição é uma exemplificação dos princípios da invenção e não se pretende limitar a invenção às modalidades em particular ilustradas. Todas as patentes, pedidos de patentes, artigos científicos e quaisquer outros materiais citados mencionados neste caso são incorporados como referência em sua totalidade. Além disso, a invenção abrange qualquer combinação possível ou todas as várias modalidades aqui descritas e/ou aqui incorporadas. Além disso, a invenção abrange qualquer combinação possível que também exclua especificamente qualquer ou algumas das várias modalidades aqui descritas e/ou aqui incorporadas.

[058] Pretende-se que o relatório descritivo acima seja ilustrativo e não completo. Este relatório descritivo irá sugerir muitas variações e alternativas para um perito nesta técnica. Pretende-se que todas estas alternativas e variações sejam incluídas no âmbito das reivindicações em que o termo "que compreende" signifique "que inclui, porém, não limitado a". Aquelas pessoas familiarizadas com a técnica podem reconhecer outros equivalentes às modalidades específicas aqui descritas e que se pretenda que os equivalentes sejam abrangidos pelas reivindicações.

[059] Entende-se que todas as faixas e parâmetros aqui descritos abrangem qualquer uma e todas as subfaixas incluídas neste caso e cada número entre os pontos finais. Por exemplo, precisava ser considerada que uma faixa citada de “1 a 10” incluísse qualquer uma e todas as subfaixas entre (e inclusive de) o valor mínimo de 1 e o valor máximo de 10; isto é, todas as subfaixas que iniciem com um valor mínimo de 1 ou mais, (por exemplo, de 1 a 6.1) e que terminem com um valor máximo de 10 ou menor, (por exemplo, de 2,3 a 9,4, de 3 a 8, 4 até 7) e finalmente para cada número 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10 contidos dentro da faixa. Todas as percentagens, as razões e as proporções neste caso estão em peso a não ser se for especificado de outra maneira.

[060] Isto completa a descrição das modalidades da invenção preferidas e alternadas. Os peritos na técnica podem reconhecer outros equivalentes para a modalidade específica descrita neste caso cujos equivalentes se pretende que sejam abrangidos pelas reivindicações anexas.

Claims (12)

1. Método para tratar uma pasta do Processo Bayer compreendendo licor e lama vermelha CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) adicionar à uma alimentação do sedimentador primário um floculante e um polissacarídeo reticulado; (b) remover a lama vermelha floculada da pasta por sedimentação para fornecer ao sedimentador primário uma corrente de fundo contendo a lama vermelha floculada e um sobrenadante; e (c) separar o sobrenadante da corrente de fundo, em que a reticulação do polissacarídeo é obtida com um agente de reticulação selecionado do grupo que consiste em N,N-metilenobisacrilamida, N,N- metilenobismetacrilamida, diacrilato de polietileno glicol, dimetacrilato de etileno glicol, dimetacrilato de dietileno glicol, dimetacrilato de trietileno glicol, dimetacrilato de polietileno glicol, dimetacrilato de polipropileno glicol, N-vinil acrilamida, divinil benzeno, sais de trialil amônio, N-metil alilacrilamida, acrilato de glicidila, acroleína, metilolacrilamida, glioxal, epihalohidrinas, éteres diglicidílico de dialdeídos, e combinações dos mesmos.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o polissacarídeo reticulado é adicionado à alimentação do sedimentador primário antes da adição do floculante.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o polissacarídeo reticulado é adicionado à alimentação do sedimentador primário depois da adição do floculante.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o polissacarídeo reticulado é adicionado à pasta ao mesmo tempo que a adição do floculante.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a etapa de aumentar a densidade da lama vermelha floculada até uma quantidade tal que, para a presença do floculante com o polissacarídeo reticulado, a lama vermelha floculada teria uma reologia que preveniria o seu escoamento livre como uma corrente de fundo através de um sedimentador.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o floculante é selecionado da lista que consiste em: (i) homopolímeros de ácido acrílico, (ii) copolímeros de ácido acrílico e acrilamida, (iii) copolímeros de ácido acrílico e acrilamida modificados para conter uma porção de ácido hidroxâmico e (iv) copolímeros de ácido acrílico e acrilamida modificados para conter acrilato de amônio e (v) qualquer combinação dos mesmos.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o polissacarídeo reticulado compreende dois ou mais tipos de polímeros de polissacarídeo.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o polissacarídeo reticulado é dextrano reticulado.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o floculante tem um peso molecular maior do que 10 milhões de Daltons.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a etapa de raspagem da pasta depois da adição do floculante e do polissacarídeo reticulado.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os sólidos sobrenadantes são reduzidos.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os minerais contendo silício e potássio são reduzidos seletivamente nos sólidos do sobrenadante.