BR112016008434B1

BR112016008434B1 - dispositivo de tratamento de fluido e processo para melhorar as reações químicas ou físicas

Info

Publication number: BR112016008434B1
Application number: BR112016008434-9A
Authority: BR
Inventors: Ashok Adrian Singh
Original assignee: Ashok Adrian Singh
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2020-12-08
Also published as: US20160271573A1; EP3058111B1; AP2016009203A0; PE20160733A1; CL2016000858A1; JP6739342B2; AU2014335759A1; ZA201603206B; WO2015056159A1; EP3058111A1; US10441926B2; CA2927322C; CN105637104B; JP2016534874A; US20190388850A1; AU2014335759B2; CN105637104A; CA2927322A1; EP3058111A4; RU2016118794A

Abstract

Dispositivo de tratamento de líquido compreendendo pelo menos duas câmaras sendo a primeira e segunda câmaras através das quais um fluido possa fluir. As duas câmaras estão separadas por pelo menos um bocal de estrangulamento que tem uma entrada na primeira câmara e uma saída na segunda câmara. O bocal de estrangulamento (1) compreende uma seção convergente na sua entrada (3), uma seção de garganta (4), um degrau virado para trás (5) imediatamente depois da seção de garganta (4), e uma seção de saída na sua saída (6), em que a secção de saída (6) diverge a partir do degrau (5). Da mesma forma construídos, bocais de mistura (1) podem ser incluídos no dispositivo. O dispositivo é especialmente útil em processos que exijam um gás a ser arrastado em um fluido de modo a que o gás esteja na forma de bolhas muito pequenas que não tendam a coalescer e evaporar, como na dissolução de ouro e outros metais preciosos a partir de minérios e na remoção de arsênio de um minério.

Description

Campo da invenção

[0001] A invenção refere-se a um dispositivo de tratamento de fluido para o tratamento de um meio fluido incluindo uma lama ou polpa e, mais particularmente, a um dispositivo e processo para melhorar reações químicas ou físicas que ocorrem nos processos utilizando fluxo estrangulado e que pode fornecer cavitação hidráulica associada.

[0002] A aplicação da invenção inclui não só as reações e processos que ocorrem em uma fase fluida única ou múltipla, mas também aquelas em que um ou mais fluidos e um gás são contatados tal como em um processo no qual um líquido e pelo menos um componente do gás participam em uma reação física ou química. A aplicação da invenção estende- se assim a processos de extração química, tais como a extração de metais preciosos incluindo o ouro, em que uma lama ou polpa e um gás oxidante são misturados e submetidos a um fluxo estrangulado; a destruição de cianeto para níveis mais baixos de cianeto residual em soluções de resíduos de processo, polpas e lamas; e a remoção de arsênico de soluções de processos, polpas e lamas.

[0003] Numerosas outras reações químicas e físicas que ocorrem nos processos que podem beneficiar da utilização de fluxo estrangulado, tal como previsto pela presente invenção irão, sem dúvida, cair dentro do escopo do presente documento. Arte anterior

[0004] O cianeto é comumente usado como um lixiviante para extrair o ouro e outros metais preciosos de minério. O minério moído é misturado com um líquido tal como a água para formar uma lama ou polpa, a qual é em seguida adicionado cianeto de sódio ou cianeto de cálcio. Um agente oxidante é necessário para a dissolução do ouro e outros metais, e o ar atmosférico é a fonte habitual de gás oxigênio para uso como oxidante, embora o gás oxigênio seja também algumas vezes utilizado.

[0005] Um problema ocorre, no entanto, em assegurar que o oxigênio seja suficientemente difundido dentro da lama para ocorrer a oxidação, de modo a recuperar a quantidade máxima de ouro a partir do minério. Existe uma forte resistência à mistura de ar ou outros agentes químicos oxidantes com a lama, o que pode ter uma consistência de 50% ou mais de sólidos, e como resultado, apenas uma parte do ar na forma de bolhas dissolve-se na suspensão para prover a oxidação.

[0006] O método mais comumente utilizado para injetar oxigênio na lama é a utilização de uma arranjo de lança/bocal para injetar ar ou oxigênio em um tanque ou vaso contendo um agitador. O cisalhamento a partir da agitação é usado então para dispersar o gás no interior do tanque. Uma desvantagem deste método, no entanto, é que os Números de Reynolds e cisalhamento gerados a partir da ação de mistura do agitador são relativamente baixos. São assim criadas bolhas grandes, que tendem a evaporar rapidamente, resultando em baixa retenção do gás, baixos níveis de gases dissolvidos e baixas eficiências de utilização.

[0007] Outros métodos envolvem o bombeamento da lama através de um tubo com contrapressão e um de uma injeção de gás através de um tubo ou uma lança, injeção de gás por meio de ranhuras, e a injeção de gás através de meios porosos, em cada caso dependendo da turbulência dentro do sistema para fragmentar o gás em bolhas.

[0008] Embora estes sistemas geralmente funcionam melhor do que a injeção de gás dentro de um tanque agitado, eles têm várias desvantagens. Por exemplo, a retenção relativa do gás e eficiência de utilização ainda são relativamente baixas; há alto desgaste que requer frequentes trocas; e o gás a ser injetado tem que ser pressurizado acima da contrapressão do sistema.

[0009] Outro método envolve a utilização de venturis ou edutores, que criam uma medida de sução para extrair o gás na lama. As desvantagens são, contudo, que o sistema não está sob pressão; bolhas maiores são criadas que podem evaporar bruscamente; e as eficiências de retenção de gás e de utilização de gás são relativamente baixas.

[0010] Existe portanto uma necessidade de um dispositivo e processo alternativo para, entre outras coisas, promover a difusão de um gás em lama ou para gerar cavitação hidráulica em um fluido de processo.

[0011] Nesta especificação, um fluido é para ser considerado como incluindo uma substância líquida que pode também compreender um material sólido, tal como uma lama ou polpa, bem como bolhas de gás ou mesmo ar arrastadas. O líquido pode ser água ou qualquer outro líquido, e o material sólido pode incluir minério moído ou esmagado, metais pesados, contaminantes da água, efluentes, águas residuais, celulose e assim por diante. Resumo da invenção

[0012] De acordo com a invenção, é proporcionado um dispositivo de tratamento de fluido que compreende pelo menos duas câmaras sendo a primeira e a segunda câmaras através das quais um fluido pode fluir, as duas câmaras separadas por pelo menos um bocal de estrangulamento, que tem uma entrada na primeira câmara e uma saída na segunda câmara, em que o bocal de estrangulamento compreende uma seção convergente na sua entrada, uma seção de garganta, um degrau virado para trás imediatamente depois da seção de garganta, e uma seção de saída na sua saída, a qual se abre para a segunda câmara.

[0013] O bocal de estrangulamento é da natureza geral de um venturi com a entrada, seção de garganta e seção de saída cada sendo de forma circular na seção transversal e em que a seção de saída preferencialmente diverge.

[0014] O dispositivo de tratamento de fluidos é especialmente configurado para tolerar condições de fluxo estrangulado através do bocal de estrangulamento. O diâmetro da seção de garganta do bocal de estrangulamento é selecionado de modo a estrangular o fluxo de fluido que flui através do bocal de estrangulamento sob condições normais de funcionamento. O projeto do bocal de estrangulamento varia, portanto, de acordo com a taxa de fluxo volumétrico necessário e as propriedades do líquido a ser tratado. Tipicamente, os líquidos mais voláteis estrangulam com uma velocidade linear inferior tão baixa como cerca de 5 m/s, enquanto água e lamas em água estrangulam a uma velocidade linear muito maior na região de cerca de 25 m/s.

[0015] As câmaras podem ser dispostas com a primeira câmara verticalmente acima da segunda câmara e em que alguns bocais de estrangulamento adicionais ou bocais de mistura podem, opcionalmente, ser dispostos em passagens de entrada ou de transferência com os seus eixos geralmente horizontais em oposição à vertical.

[0016] O dispositivo de tratamento de fluidos pode incluir bocais misturadores para misturar fluidos e especialmente gases em um fluido de processo, quer antes da sua entrada em um bocal de estrangulamento ou depois que sai de um bocal de estrangulamento, ou ambos, e em que o bocal de mistura tem uma seção convergente na sua entrada, uma seção de garganta, um degrau virado para trás imediatamente depois da seção de garganta, e uma seção de saída em sua saída, a qual abre para uma câmara a jusante. No exemplo da água como o fluido de base, uma velocidade linear típica através do bocal de mistura seria tipicamente entre 3 e 12 m/s, mais preferencialmente entre 8 e 10 m/s.

[0017] A seção convergente de cada bocal pode ter um ângulo de cone de 1 a 35 graus, mais preferencialmente de 15 a 30 graus; e mais preferencialmente cerca de 30 graus.

[0018] O degrau virado para trás pode estender-se radialmente para fora para além da seção de garganta por uma distância que geralmente depende, pelo menos em certa medida, do diâmetro da garganta e, especialmente no caso de um bocal de estrangulamento, é de cerca de 3 a 10% do diâmetro da garganta, preferencialmente de 4 a 8%, e mais preferencialmente cerca de 4,5 a 5%. No que diz respeito a gargantas de diâmetros menores, isto representa um degrau de cerca de 1 a 4 mm, por exemplo cerca de 2 a 3 mm.

[0019] A seção de saída diverge preferencialmente para servir como uma seção de difusor e pode ter um ângulo de cone de 1 a 8 graus, mais preferencialmente de 2 a 8 graus, e mais preferencialmente de 4 a 8 graus. Ainda mais preferencialmente, o ângulo do cone é de cerca de 4 graus.

[0020] O dispositivo pode ser disposto para a difusão de um gás em um líquido (incluindo uma lama ou polpa) em cujo exemplo a segunda câmara pode incluir uma ou mais entradas de gás, a entrada(s) a sendo posicionada com os seus eixos que se estendem transversalmente em relação ao eixo do bocal de modo que o gás pode ser impelido para um fluxo que é geralmente tangencial em relação ao bocal com uma consequente ação de turbilhonamento.

[0021] Uma seção de saída para um bocal pode ter sucessivos degraus adicionais virados para trás ao longo da seção de saída.

[0022] O dispositivo pode ser configurado para ser conectado em comunicação fluida com um reator para separação, purificação, lixiviação ou oxidação de um ou mais constituintes do fluido.

[0023] A invenção também proporciona um dispositivo que compreende pelo menos uma primeira, segunda e terceira câmaras, em que uma primeira disposição de um único bocal de estrangulamento ou de uma linha de mais do que um bocal de estrangulamento, tal como acima descrito, estende-se a partir do piso de uma primeira câmara para uma segunda câmara; uma entrada de fluido que conduz para a primeira câmara, a entrada de fluido sendo posicionada transversalmente com relação a uma direção de fluxo de fluido através dos bocais de estrangulamento; e uma segunda disposição de um único bocal de estrangulamento ou de uma linha de mais do que um bocal de estrangulamento, tal como acima descrito, estendendo-se a partir de um piso da segunda câmara para a terceira câmara, em que as entradas para os bocais dos arranjos segundo e a jusante estão diretamente em linha com as saídas dos bocais de um arranjo imediatamente a montante; uma entrada de gás ou de fluido conduzindo em cada uma das segunda e terceira câmaras, cada entrada sendo posicionada transversalmente com relação aos bocais de estrangulamento e em linha com ou ligeiramente a jusante das saídas dos bocais; uma quarta opcional e adicional câmara interconectada por arranjos de um único bocal de estrangulamento ou de mistura ou uma linha de mais do que um bocal de estrangulamento ou de mistura como acima descrito.

[0024] O dispositivo pode incluir ainda uma câmara adicional acima ou entre as câmaras sucessivas acima descritas, a câmara adicional tendo uma saída geralmente tangencial através da qual o fluido pode fluir, sendo a saída geralmente em forma de U, de modo que o fluido é retornado tangencialmente para dentro de uma câmara inferior que possui um único bocal de estrangulamento ou uma linha de mais de um bocal de estrangulamento em seu piso. Um ou mais arranjos de bocais de estrangulamento, tal como acima descrito pode ser posicionado na entrada, preferencialmente perto de onde a entrada entra na câmara abaixo da câmara adicional. Entradas de gás ou fluido podem conduzir à entrada imediatamente a jusante das saídas dos bocais na entrada.

[0025] A invenção também proporciona um processo para melhorar as reações químicas ou físicas que ocorrem nos processos utilizando fluxo estrangulado, o método compreendendo a passagem de um fluido através de um bocal de estrangulamento compreendendo uma seção convergente, uma seção de garganta, um degrau virado para trás imediatamente depois da seção de garganta e uma seção de saída em que o fluxo direcional, velocidade angular, aceleração centrífuga e aceleração linear do fluido criam condições que asseguram o fluxo estrangulado através do bocal de estrangulamento.

[0026] A invenção proporciona ainda um processo para a difusão de um gás em um fluido, o processo compreendendo a geração de bolhas no fluido que se acelera através da seção de garganta e então fazendo com que as bolhas implodam e formem múltiplas bolhas menores. A implosão das bolhas pode ocorrer na seção de saída que é preferencialmente uma seção divergente ou em uma região a jusante do bocal de estrangulamento. O processo pode compreender adicionalmente a etapa de injeção de um gás transversalmente, e preferencialmente geralmente tangencialmente dentro ou no jato de fluido que sai de um bocal a um ponto de descarga de fluido, assim arrastando o gás injetado no fluido e transmitindo um movimento de turbilhonamento ao fluido.

[0027] As bolhas que são formadas pelo processo de implosão são preferencialmente menos do que 50 micrometros em tamanho; preferencialmente menos do que 1 micrometro; e ainda mais preferencialmente menos de 1 nanometro, e são suficientemente pequenas para serem retidas no fluido.

[0028] Um jato de fluido saindo de um bocal pode ser dirigido para dentro de um bocal imediatamente adjacente, e assim por diante, aumentando deste modo as oportunidades no âmbito do processo para a implosão de bolhas e cavitação adicional.

[0029] O processo pode ser parte de um processo para separar o ouro e outros metais a partir de minérios e, mais particularmente, o processo pode ser assegurar que o oxigênio ou o ar seja suficientemente difundido dentro de uma lama de minério moído, água e cianeto de cálcio ou cianeto de sódio, de modo a oxidar o minério suficientemente para reduzir o consumo de cianeto e/ou melhorar a lixiviação de metal e/ou para facilitar a flutuação das partículas de ouro a partir do minério.

[0030] A invenção proporciona ainda um processo para reduzir a quantidade de cianeto em um fluido contendo cianeto, o processo compreendendo as etapas de ajuste do pH e Eh (o potencial de redução de oxigênio medido em mV) do fluido em um dispositivo tal como acima descrito; e oxidação do cianeto no fluido por catálise de carbono.

[0031] O ajuste do pH e Eh pode ser realizado com um modificador de Eh tal como uma combinação de SO2 e ar ou oxigênio e um catalisador, tal como sulfato de cobre. Podem também ser usados outros modificadores de Eh, tais como peróxido, dióxido de manganês, hipoclorito de sódio, permanganato de potássio, dicromato de potássio ou ozônio. A oxidação do cianeto pode ser realizada usando carbono ativado ou carvão ativado. O processo pode ser realizado em um único vaso ou em dois ou mais vasos.

[0032] O fluido pode conter arsênico ou um seu derivado e o processo da invenção pode ser destinado a fazer com que o arsênico se dissolva no fluido; e depois precipitar o arsênico dissolvido para fora do fluido de uma forma estável. O fluido a partir do qual o arsênico tenha sido precipitado pode ser sujeito a um outro tratamento para remover um metal de valor a partir do fluido.

[0033] A fim de que as caraterísticas acima e outras da invenção possam ser mais completamente compreendidas várias formas de realização da invenção serão agora descritas com referência aos desenhos anexos. Breve descrição dos desenhos

[0034] A figura 1 é uma elevação em corte de um bocal de estrangulamento que pode ser usado em muitas diferentes formas de realização da invenção; a figura 2 é uma elevação em corte semelhante de um bocal de mistura tendo múltiplos degraus virados para trás axialmente espaçados a jusante da seção de garganta, o que pode ser usado em muitas diferentes formas de realização da invenção; a figura 3 é uma elevação de uma forma de realização de um dispositivo de acordo com a invenção que é particularmente destinada a melhorar a difusão de gás dentro de um fluido e que mostra dois bocais de estrangulamento e dois bocais de mistura coaxiais em linhas tracejadas; a figura 4 é uma vista em corte transversal do dispositivo mostrado na figura 1 tomada ao longo da linha II a II; a figura 5 é uma elevação em corte esquemático de uma forma de realização alternativa de um dispositivo de acordo com a invenção utilizando disposições adicionais de bocais; a figura 6 é uma vista esquemática em planta e corte tomada ao longo da linha VI a VI da forma de realização do dispositivo de acordo com a invenção mostrada na figura 5; a figura 7 é uma elevação em corte esquemático de uma forma de realização alternativa de um dispositivo de acordo com a invenção usando um único bocal de mistura axial como sua entrada; a figura 8 é uma elevação em corte esquemático de uma forma de realização alternativa e simplificada do dispositivo de acordo com a invenção; a figura 9 é um diagrama esquemático da progressão de uma bolha de cavitação implodindo perto de uma superfície fixa gerando um jato do líquido circundante; a figura 10 é um diagrama esquemático que mostra como se desenvolve a sonoluminescência na direção da esquerda para a direita; a figura 11 mostra um jato de baixa velocidade que apresenta o arrastamento de gás intermitente; a figura 12 mostra um jato de alta velocidade, que apresenta como o aprisionamento de gás pode ocorrer através da turbulência dentro de um jato de fluido que sai de um bocal de estrangulamento e através da camada de cisalhamento circundante ao jato que sai do bocal de estrangulamento; a figura 13 ilustra como o aprisionamento de gás pode ocorrer por meio de borrifos de fluido fora de uma cavidade receptora de um bocal; a figura 14 mostra um diagrama de fluxo através de um bocal De Laval, que mostra a velocidade aproximada de fluxo (v), em conjunto com o efeito da temperatura (T) e de pressão (P); a figura 15 ilustra o aprisionamento de gás por uma gota entrando em um tanque estacionário de líquido; a figura 16 é um diagrama de blocos de um possível processo de dois estágios usando o dispositivo da presente invenção em associação com um único tanque; a figura 17 é um gráfico que mostra os resultados de um teste prático para demonstrar a eficácia da invenção, tal como aplicado para a lixiviação de ouro; a figura 18 é um gráfico que mostra a redução no consumo de cianeto no teste em que a figura 17 está baseada; e, a figura 19 é um gráfico que mostra os resultados de um teste prático para demonstrar a eficácia da invenção, tal como aplicado para a dissolução de arsênico a partir de uma solução de processo. Descrição detalhada da invenção

[0035] No processo da invenção no qual um gás é para ser disperso em um fluido, o gás é injetado no fluido de tal modo que bolhas ultrafinas são formadas, preferencialmente abaixo de 1 micrometro de diâmetro e ainda mais preferencialmente na faixa de diâmetro de picometros, de tal modo que as pequenas bolhas se comportam como esferas sólidas no líquido e não se coalescem ou evaporam. A criação de bolhas ultrafinas aumenta a retenção de gás no fluido; aumenta a transferência de massa de gás para o fluido; acelera as reações químicas; e facilita a flutuação de partículas ultrafinas.

[0036] Embora a invenção seja aqui descrita em detalhe para a recuperação de ouro a partir de minério e para a dissolução de oxigênio em uma lama ou polpa de minério moída, água e cianeto, será evidente para um homem da técnica que a invenção pode ter muitas outras aplicações. Estas incluem a pré-oxidação das polpas minerais; lixiviação acelerada de vários metais de valor na indústria de minerais, por exemplo, ouro, metais do grupo da platina e de metais de base tais como cobre, cobalto, níquel, zinco, manganês e chumbo, bem como urânio; para a oxidação parcial ou total de sulfeto de diversos minerais, por exemplo, no tratamento de minério de ouro refratário; para a destruição de cianeto e para a recuperação de arsênico na indústria do ouro; para o tratamento da drenagem ácida de minas; para aplicações de tratamento de água; para aplicações na indústria de papel e celulose; para aplicações na indústria de biodiesel; para o condicionamento e geração de bolhas ultrafinas na indústria de flotação; e para a lavagem de gases.

[0037] Como mencionado acima, um dos problemas com os métodos existentes para a injeção de gás em um líquido ou suspensão é as velocidades lineares baixas (abaixo de 10 m/s) inerentes a estes sistemas que limita o cisalhamento e a mistura e, consequentemente, também o tamanho das bolhas.

[0038] Um tamanho de bolha previsto (diâmetro) para uma velocidade de fluido de 10 m/s foi calculado como sendo entre 80 e 100 micrometros (mícrons). Mesmo se fosse possível aumentar as velocidades de fluido a 25 m/s, o tamanho da bolha seria ainda apenas cerca de 50 micrometros.

[0039] O processo da presente invenção, por outro lado, resulta na formação de bolhas que são menores do que 50 micrometros, preferencialmente na faixa nanométrica, ou mesmo picométrica. Isto pode ser conseguido através da geração de bolhas inicialmente na faixa de tamanho de 50 micrometros por meio de cisalhamento, e subsequentemente implodindo as bolhas para faixa de nanometros ou picometros por aproveitamento da energia de cavitação.

[0040] A cavitação inercial é um processo onde um vazio ou bolha em um líquido colapsa rapidamente, produzindo uma onda de choque (figura 9). Uma vez que as ondas de choque formadas por cavitação são suficientemente fortes para danificar significativamente partes móveis, a cavitação é geralmente um fenômeno indesejável. No entanto, na presente invenção, as condições favoráveis para a cavitação são deliberadamente criadas e a energia liberada durante a cavitação é aproveitada e utilizada para criar bolhas de tamanho nanométrico ou picométrico ("nano-bolhas" ou "pico-bolhas"), para dissolver gases e promover reações químicas que de outra forma não ocorrem ou que ocorrem muito lentamente (como são gerados radicais livres no processo devido à dissociação dos vapores aprisionados nas bolhas de cavitação).

[0041] A cavitação hidrodinâmica descreve o processo de vaporização, a geração de bolhas e implosão de bolhas que ocorre em um líquido que flui como um resultado de uma redução e subsequente aumento de pressão. A cavitação ocorrerá apenas se a pressão diminui para um ponto abaixo da pressão de vapor saturado do líquido. Em sistemas de tubulação, a cavitação ocorre tipicamente tanto como o resultado de um aumento da energia cinética (através de uma constrição de área) ou um aumento da elevação da tubulação.

[0042] A cavitação hidrodinâmica pode ser produzida pela passagem de um líquido através de um canal de constrição a uma velocidade específica ou pela rotação mecânica por meio de um líquido. Na presente invenção, um canal de constrição e a geometria específica do sistema criam uma combinação de pressão e energia cinética permitindo uma cavitação hidrodinâmica na caverna a jusante do local de constrição para gerar bolhas de cavitação de alta energia.

[0043] O processo de geração de bolhas, o subsequente crescimento e colapso das bolhas de cavitação resultam em densidades de energia muito elevadas, o que resulta em temperaturas e pressões muito elevadas na superfície das bolhas por um tempo muito curto. O ambiente de meio líquido global, por conseguinte, mantém-se em condições ambiente.

[0044] A invenção pode ser implementada utilizando uma ampla variedade de diferentes bocais de estrangulamento e bocais de mistura em que as bolhas de gás são formadas em um fluido através da aceleração do fluido através do bocal de estrangulamento, uma variedade do qual é mostrada na figura 1. O bocal de estrangulamento (1) possui uma entrada de fluido (2), um cone de entrada convergente (3), uma seção de garganta (4), onde a área de seção transversal do bocal de estrangulamento é um mínimo na extremidade mais estreita do cone de entrada convergente, um degrau virado para trás (5) imediatamente a jusante da seção de garganta, e um cone de saída um pouco divergente ou seção de difusor (6) com uma saída de fluido (7). O cone de entrada é inclinado em cerca de 10 a 40 graus, mais particularmente de cerca de 15 a cerca de 35 graus, e ainda mais particularmente de cerca de 25 a cerca de 35 graus, e mais particularmente a cerca de 30 graus.

[0045] O diâmetro da seção de garganta pode ser selecionado de modo a estrangular o fluxo de fluido, de modo que a velocidade de quaisquer bolhas no fluido torna- se sônica na seção de garganta. O degrau virado para trás (5) pode ter uma altura de degrau de cerca de 1 a cerca de 4 mm, e mais particularmente de cerca de 2 a cerca de 4 mm no exemplo de gargantas de menor diâmetro em que h cai dentro da faixa de cerca de 4,5 a 5% do diâmetro da garganta. A seção difusora (6) possui uma parede inclinada com um ângulo incluído de cerca de 1 a cerca de 9 graus, mais particularmente de cerca de 2 a 8 graus, e ainda mais particularmente de cerca de 4 a 8 graus, com uma preferência particular sendo cerca de 4 graus. A superfície do bocal de estrangulamento pode ser áspera ou esburacada. O bocal de estrangulamento pode ser revestido com um material resistente ao desgaste, tais como SiSiC, alumina, HDPE, poliuretano ou borracha fundida ou ligada por reação, um revestimento sendo indicado pelo numeral (8).

[0046] O gás arrastado em uso é acelerado ao passar o degrau virado para trás (5), que cria turbilhões de alta velocidade e turbulência no interior do jato de fluido, resultando em formação de bolhas vazias ventiladas com subsequente implosão. A implosão da bolha é adicionalmente assistida pelo ângulo divergente da seção difusora (6), que aumenta a pressão local (estática) no bocal de estrangulamento à medida que o diâmetro do bocal aumenta. Dependendo do gás, pode mudar de fase e liquefazer no ponto de maior compressão.

[0047] A figura 2 dos desenhos por outro lado ilustra um bocal de mistura que é muito alongado e o cone de entrada (11) de cada bocal de mistura é como acima descrito. O cone de entrada se conecta a uma seção de garganta (12) muito longa, o comprimento da qual é equivalente a cerca de 3 a cerca de 15, e mais particularmente a cerca de 7 a cerca de 15 diâmetros da seção de garganta. Imediatamente a jusante da seção de garganta está um primeiro degrau virado para trás (13) com uma altura de degrau na faixa de cerca de 2 a cerca de 25 mm, e mais particularmente cerca de 4 a cerca de 25 mm. Pode haver uma série de degraus virados para trás subsequentes, neste exemplo dois, adicionais degraus virados para trás (14, 15), axialmente espaçados a distâncias equivalentes de cerca de 1 a cerca de 10, e mais particularmente de cerca de 3 a cerca de 10 diâmetros do degrau virado para trás precedente. Os degraus virados para trás criam uma seção difusora com um ângulo incluído tipicamente de cerca de 2 a cerca de 30 graus, e mais particularmente, de cerca de 4 a cerca de 30 graus. A velocidade do fluido na garganta do bocal de mistura pode situar-se entre 3 e 12 m/s, mais preferencialmente entre 8 e 10 m/s. O bocal de mistura pode ter um revestimento e ser envolto, como acima descrito.

[0048] Em cada exemplo, ar ou outros gases, ou mesmo líquidos, pode ser injetado no fluido em vários pontos, como no ponto de descarga de fluido do bocal (assistido pelo ligeiro vácuo criado pelo fluxo de fluido), onde ele ainda ventila os vazios e é dividido em pequenas bolhas pela implosão dos vazios na região altamente turbulenta a jusante do bocal. O desmembramento do fluido aumenta grandemente a área de contato entre o líquido e o gás para melhorar ainda mais a dissolução de oxigênio no líquido. A injeção de gás pode ser tangencial e resultará então em uma ação de turbilhonamento do fluido, assim ajudando a misturar e gerar aceleração centrífuga. Os reagentes também podem ser injetados no fluido neste ponto para assegurar o máximo de mistura e reação.

[0049] Ao acelerar o fluido através de um bocal de estrangulamento acima descrito, a velocidade angular do fluido pode ser cerca de 240000 rpm e a aceleração centrífuga pode ser cerca de 60000 g (g sendo a aceleração da gravidade) em um ponto próximo do centro da saída do bocal de estrangulamento (cerca de 1 mm a partir do centro). Isso, juntamente com a aceleração linear (10000 g) através do bocal de estrangulamento, cria condições de cavitação extrema dentro do bocal de estrangulamento com bolhas vazias ventiladas espalhando a partir da circunferência exterior (devido à aceleração linear) para o núcleo interior (devido à aceleração centrífuga).

[0050] Assim, bolhas de tamanho nanométrico e mesmo picométrico podem ser geradas pela criação de uma bolha de vácuo pela aceleração do fluido para derrubar a pressão instantânea abaixo da pressão de vapor do fluido, de modo a criar uma bolha vazia; ventilar a bolha vazia com um gás; e implodir a bolha vazia pelo aumento da pressão instantânea acima da pressão de vapor do fluido para formar uma multiplicidade de pequenas bolhas de um tamanho aumentado.

[0051] Esta aceleração é conseguida por uma ou mais acelerações lineares pelo bocal de estrangulamento de cerca de 0,4 m/s a cerca de 25 m/s para gerar cerca de 10000 g (sendo g a aceleração devido à gravidade); aceleração centrífuga com velocidades angulares de cerca de 240000 rpm para gerar cerca de 60000 g no ponto perto do centro do bocal de estrangulamento (cerca de 1 mm a partir do centro); aceleração centrífuga de cerca de 60000 g como um resultado da formação de um turbilhão criado pelos degraus virados para trás no bocal de estrangulamento; e a aceleração devida à gravidade pela diferença de altura (altura geodésica).

[0052] A aceleração tem o efeito de "rasgar" buracos no líquido de modo a formar vazios que são ventilados e implodidos. O vazio pode semear em partículas hidrofóbicas no fluido, aos vazios microscópicos existentes já no fluido, ou em irregularidades de superfície das superfícies sólidas que fornecem "bordas de ataque" para a cavitação.

[0053] O efeito global do fluido em movimento através do bocal de estrangulamento é o de um jato de turbilhão de velocidade ultraelevada com turbilhões de velocidade ultraelevadas que cavitam tanto a partir da aceleração linear quanto da centrífuga.

[0054] A turbulência dentro do jato de fluido é também um fator importante para facilitar o arrastamento de gás como o jato livre a partir de um mergulho no bocal no copo de recepção ou na seção de cone de entrada de um bocal abaixo.

[0055] Fazendo referência à figura 12, a velocidade do gás é subsônica uma vez que é puxado para dentro do bocal de estrangulamento, mas torna-se sônica uma vez que é comprimido e passa através do ponto de diâmetro mais estreito. À medida que passa na região do degrau virado para trás onde o diâmetro aumenta abruptamente, o gás expandirá e acelerará a velocidades supersônicas, gerando uma onda de choque (onda sonora) no interior do jato de fluido. Esta onda sonora teria o efeito de causar ainda mais cavitação no jato e, em casos extremos, até mesmo quebrar o fluido em uma pulverização grosseira para aumentar grandemente a área de superfície para o máximo contato com o gás circundante. Como o gás é arrastado e transportado para longe pelo escoamento de fluido, mais gás é puxado para dentro do fluido que cria um efeito de sucção.

[0056] Apesar de um gás pressurizado não ser necessariamente requerido para ocorrer o arrastamento de gás, poderia ser preferido devido às velocidades dos gases resultantes mais elevadas no fluido e a possibilidade de geração de gás supersônico que fluem através dos bocais.

[0057] A sonoluminescência pode ocorrer no processo da presente invenção, devido às ondas de choque geradas pelo gás atingindo velocidades supersônicas e a cavitação inercial nas seções difusoras dos bocais. A figura 10 mostra a progressão da esquerda para a direita sobre o escalão superior de uma bolha seguido por expansão lenta e depois contração rápida e brusca seguida pela emissão de luz.

[0058] Revertendo agora para a realização prática da invenção, as figuras 3 e 4 mostram uma disposição na qual uma série de bocais axialmente espaçados (21, 22, 23, 24) estão montados coaxialmente no dispositivo tubular (25). O primeiro bocal é um bocal de mistura (21), seguido por dois bocais de estrangulamento (22, 23) sucessivos e axialmente espaçados com um bocal de mistura final (24). Neste exemplo, existem quatro entradas de gás tangencial (26) na garganta do primeiro bocal de mistura (21) e entradas de gás adicional (27) que também estão dispostas tangencialmente à saída (28) do bocal de mistura (21).

[0059] Os dois bocais de estrangulamento (22, 23) têm cada um quatro entradas dispostas tangencialmente (29) para alimentar ar ou outro fluido na garganta (30) de cada bocal de estrangulamento. A figura 4 mostra claramente a natureza tangencial das entradas de gás.

[0060] As figuras 5 e 6 ilustram uma outra disposição dos bocais de acordo com a invenção em um dispositivo mais complexo. Nesta disposição, o dispositivo tem um tubo de entrada de tipo “Te” (31) conduzindo a uma primeira câmara (32). O tubo de entrada pode ter um ou mais pontos para medição de pressão e de injeção de gás e/ou de líquido (não mostrado). A primeira câmara (32) é geralmente um tubo cilíndrico vertical, com um comprimento de cerca de 0,3 m a cerca de 1 m, mais particularmente entre cerca de 0,4 m a cerca de 1 m, e ainda mais particularmente de cerca de 0,6 m a cerca de 1 m. A primeira câmara (32) e o tubo de entrada (31) podem ser fabricados de PEAD, de aço revestido com borracha, de poliuretano ou qualquer outro material adequado.

[0061] A seção de cobertura (33) da primeira câmara (32) pode ser flangeada para permitir a remoção para fins de manutenção. Pelo menos um bocal de estrangulamento e, neste exemplo, dois bocais de estrangulamento (34) do tipo mostrado na figura 1 estão localizados em um piso (35) da câmara, conduzindo a uma segunda câmara (36), que é semelhante à primeira câmara. Um arranjo semelhante de bocais de estrangulamento (37) está posicionado no piso da segunda câmara com o seu eixo na linha de centro dos bocais de estrangulamento a montante (34) e estão espaçados entre si de modo a que a distância entre a saída de um bocal a montante e a parte superior do bocal a jusante é equivalente a cerca de 1 a 3, e mais particularmente cerca de 2 a 3 vezes o diâmetro de saída do bocal a montante.

[0062] Câmaras adicionais com bocais de estrangulamento ou bocais de mistura podem ser similarmente dispostas em uma sucessão seguinte aos acima descritos, com os bocais a serem posicionados um abaixo do outro. Na parede de cada câmara, em linha com ou ligeiramente abaixo do ponto de saída de cada bocal, existe tipicamente pelo menos uma entrada para a adição de um ou mais gases ou líquidos à câmara preferencialmente em uma direção que resulta em turbilhão.

[0063] Uma câmara adicional (41) com uma altura de cerca de 0,4 m a cerca de 1 m, e mais particularmente de cerca de 0,6 m a cerca de 1 m, recebe o fluido a partir do último de uma sucessão de bocais. Esta câmara adicional (41) é fechada na sua base, mas tem um par de saídas tangenciais opostas (42) localizadas na parede lateral. Essas saídas tangenciais (42) conduzem a ainda uma outra câmara em linha (44), através de um conduto (45) deslocado lateralmente da primeira e da segunda câmaras, e uma entrada tangencial de retorno (46) que pode ter um bocal de estrangulamento (47), que é do mesmo tipo acima descrito. O bocal de estrangulamento (47) está tipicamente posicionado no interior da entrada de retorno (46) tão perto quanto possível da câmara em linha (44). Pode haver uma pluralidade de bocais de estrangulamento dispostos em paralelo dependendo da taxa de fluxo a ser acomodada.

[0064] Na parede de entrada (46), no ou cerca de um ponto em que a saída do bocal (47) está posicionada, há tipicamente pelo menos uma entrada (48) para a adição de um ou mais gases ou líquidos. A altura da câmara em linha (44) pode ser de cerca de 0,4 m a cerca de 1 m, e mais particularmente de cerca de 0,8 m a cerca de 1 m. A câmara em linha (44) tem uma cobertura fechada e tem bocais de estrangulamento (51) do tipo acima descrito no seu piso, conduzindo ainda a uma câmara adicional. Uma sucessão de câmaras (52) pode seguir como acima descrito com entradas de gás (53) fornecidas, conforme possa ser requerido, nas saídas dos bocais de estrangulamento. O conjunto final de bocais pode ser de bocais de mistura da variedade alongada descrita acima com referência à figura 2. Eles podem ser posicionados a partir de cerca de 2 a cerca de 10, e mais particularmente de cerca de 3 a cerca de 10 diâmetros do bocal de saída, distante das saídas dos bocais de estrangulamento a montante.

[0065] Os bocais de mistura descarregam dentro de uma câmara relativamente grande (54) em comparação com as câmaras anteriores a partir da qual se estende um conduto de saída (55). O comprimento do conduto de saída é tipicamente de cerca de 0,4 m a cerca de 1 m, e mais particularmente de cerca de 0,5 m a cerca de 1 m. O conduto de saída pode alimentar tangencialmente ou em modo “Te” uma câmara de saída (56) que tem uma saída de descarga de fundo (57).

[0066] Foles de borracha ou trombas (não mostrados) podem ser instalados em qualquer interface entre a tubulação de alimentação de fluido e o dispositivo da invenção e descarregar o fluido para fora do dispositivo. Os foles de borracha absorveriam a vibração indesejada e assim ajudam a proteger a integridade de soldas ou junções e a robustez do dispositivo.

[0067] Em utilização, um fluido de minério moído, água e cianeto de cálcio ou cianeto de sódio pode ser alimentado na primeira câmara (32) através do tubo de entrada (31). A velocidade do fluido na sua entrada na câmara deve estar na faixa de cerca de 1,5 m/s a cerca de 25 m/s, e mais particularmente na faixa de cerca de 2,5 m/s a cerca de 25 m/s. Em um ponto imediatamente antes do ponto de entrada a contrapressão do fluido deve ser de cerca de 3 a cerca de 10 bar, e mais particularmente cerca de 5 a cerca de 10 bar. Os gases ou outros líquidos podem ser injetados no fluido no ou próximo a este ponto através de pontos de entrada acima descritos. Os gases ou líquidos devem ser pressurizados a pressões de cerca de 5 a cerca de 20 bar, e mais particularmente de cerca de 10 a cerca de 20 bar, e podem ser injetados quer diretamente ao fluido ou por meio de um arranjo do bocal.

[0068] Os gases ou líquidos introduzidos a jusante também devem ser pressurizados para pressões de cerca de 5 a cerca de 20 bar, e mais particularmente de cerca de 10 a cerca de 20 bar, e podem ser injetados quer diretamente no fluido ou por meio de um arranjo do bocal, ou podem alternativamente ser auto-aspirados devido ao vácuo criado pelo fluido que se escoa através do bocal.

[0069] O aprisionamento de gás pode ocorrer dentro ou entre os bocais através de um ou mais dos seguintes mecanismos: através de turbulência dentro do jato que sai de um bocal (figura 12); através da camada de cisalhamento que contorna o jato que sai do bocal (figura 12); através dos turbilhões de recirculação entre o jato que sai do bocal e do líquido/suspensão no conjunto de recepção do bocal localizado abaixo dele; entre a parede da cavidade receptora do bocal localizado abaixo do jato e do líquido/suspensão no copo do bocal de recepção; por borrifos de líquido/suspensão para fora do conjunto de recepção (figura 13).

[0070] Outras formas de realização da invenção estão ilustradas nas figuras 7 e 8. A figura 7 mostra uma forma de realização simplificada da invenção, incorporando apenas uma pluralidade de bocais de estrangulamento, tal como ilustrado na figura 5 para uma concepção mais compacta. A figura 7 mostra também uma entrada coaxial (61) na qual é instalado um bocal de mistura (62). Uma câmara de entrada (63) comunica diretamente com um arranjo de saídas tangenciais (64) e uma entrada tangencial (65) com referência à figura 5. Os bocais de estrangulamento são indicados pelo número de referência (66).

[0071] A figura 8 mostra uma disposição mais simplificada na qual há apenas três camadas de bocais de estrangulamento (67) entre uma entrada “Te” (68) e uma saída “Te” (69).

[0072] O processo e o dispositivo da presente invenção podem ser dispostos de modo a resultar em um aumento da taxa de destruição de cianeto em comparação com os processos conhecidos.

[0073] O processo comercialmente aceito para a destruição de cianeto utiliza uma combinação de SO2 e de ar com um catalisador CuSO4 em um tanque bem agitado para oxidar o cianeto para cianato e assim "destruir" o cianeto. Um dos inconvenientes deste processo é o elevado consumo de reagente. Alguns minerais também competem pelo SO2, resultando em destruição sem êxito do cianeto ao padrão de 50 ppm aceito pela indústria.

[0074] O reator da presente invenção pode ser usado no seguinte processo de duas etapas, na primeira das quais o ajuste de pH e Eh é realizado utilizando o reator (com injeção de ar ou de oxigênio no reator) além de um modificador de Eh tal como SO2/ar e um catalisador tal como sulfato de cobre. Outros modificadores de Eh, tais como peróxido, dióxido de manganês, hipoclorito de sódio, permanganato de potássio, dicromato de potássio ou de ozônio também podem ser utilizados. Em uma segunda etapa é realizada oxidação de cianeto por catálise de carbono utilizando carvão ativado tal como aquele utilizado em um carbono em uma planta de lixiviação.

[0075] Na sua forma mais simples, o mecanismo de duas etapas acima descrito pode ser realizado simultaneamente em um único tanque, com a adequada tecnologia de peneiramento utilizada para evitar que o carbono entre no reator. O bombeamento de carbono através do reator poderia resultar em indesejável aumento da abrasão e à ruptura de carbono, com a perda, para rejeitos, de carbono que transporta potencialmente o ouro.

[0076] Quando o SO2/ar com catalisador de sulfato de cobre, em conjunto com o carbono catalisa a destruição de cianeto, são usados no processo acima referido, representa um híbrido entre o processo conhecido INCO (tal como descrito na Patente US 4537686) e o processo Maelgwyn (Número de Publicação US 2010/0307977). Este processo híbrido usa significativamente menos reagentes que o necessário para o processo INCO (tão pouco quanto um décimo dos reagentes INCO). O processo híbrido também emprega o efeito catalisador do carbono ativado para assegurar a destruição do cianeto por meio de dois mecanismos diferentes (SO2/ar e catálise de carvão ativado). O processo é capaz de reduzir o tempo de residência necessário no processo Maelgwyn, com um valor positivo Eh para a destruição bem sucedida, e também resulta na simultânea lixiviação e recuperação de metais preciosos, tais como ouro, por absorção no carbono.

[0077] Mais importante, o processo híbrido como acima descrito pode ser realizado em uma única etapa, oposto às várias etapas necessárias para o processo Maelgwyn.

[0078] A figura 16 mostra um fluxograma da forma como o reator da presente invenção pode ser integrado em um carbono em uma planta de lixiviação. Um reator (71) de acordo com a invenção pode ser instalado nos primeiros dois tanques (72) para reduzir o consumo de reagente e acelerar a cinética de lixiviação. Isso poderia liberar os dois últimos tanques a serem utilizados para a destruição de cianeto e arsênico e remoção de metais pesados. Além de catalisar a reação de lixiviação, o carbono no último tanque também assegura que as perdas de ouro solúvel são mantidas a um mínimo.

[0079] Um ensaio foi conduzido utilizando um processo padrão SO2/ar de destruição de cianeto, tal como descrito na Patente dos EUA 4537686, em uma única fase de 60 minutos com a adição de um reagente padrão (2:1 razão estequiométrica de SO2 para cianeto) (Tabela 1), e esta foi comparada com o processo híbrido da presente invenção tal como acima descrito, para o mesmo período de tempo (Tabela 2). A partir dos valores semelhantes de partida de cianeto dissociável em ácido fraco, o processo da presente invenção resultou em menores valores de cianeto finais que o processo SO2/ar e utilizou apenas um décimo dos reagentes utilizados no processo de SO2/ar. Tabela 1: Destruição de cianeto usando um processo comercial de SO2/Ar

Tabela 2: Destruição de cianeto usando o processo da presente invenção.

[0080] Estes testes foram repetidos sob as mesmas condições mas utilizando um material de alimentação de diferente mineralogia (Tabelas 3 e 4). O processo comercial de SO2/ar era incapaz de processar um valor de cianeto final abaixo de 50 ppm, que é uma norma industrial regulamentada para a descarga de efluentes. Tabela 3: Destruição de cianeto usando um processo comercial SO2/ar

Tabela 4: Destruição de cianeto usando o processo da presente invenção

[0081] O processo da presente invenção assim não só tem o potencial para ser de significativamente mais baixo custo e ambientalmente amigável do que as tecnologias existentes, mas também é potencialmente tecnicamente superior.

[0082] Subsequentemente, um ensaio em escala de planta industrial foi realizado ao longo de um período de 20 dias, os 10 primeiros dias sendo executado com o reator desta invenção desligado e os segundos 10 dias sendo executado com o reator ligado. Os resultados de resíduos de ouro são mostrados na figura 17 e os resultados de consumo de cianeto são mostrados na figura 18. Existe uma nítida melhoria de uma redução do ouro residual no resíduo zero de 0,32 g/t e uma melhoria no consumo de cianeto de 84 g/t que foi uma redução de 36%.

[0083] O acima exposto refere-se principalmente à introdução de gás, tal como um gás oxidante em um fluido. No entanto, existem outras aplicações da invenção em que a introdução de gás não é necessária, e um destes é na destruição da remoção do arsênico.

[0084] O arsênico ocorre naturalmente na rocha subterrânea de uma forma estável que não se dissolve em água. No entanto, quando a rocha é extraída e o minério é trazido à superfície e em contato com o ar, o arsênico é convertido para uma forma instável que se dissolve facilmente em água. Assim, águas residuais provenientes de operações de mineração contém frequentemente elevadas concentrações de arsênico. Como arsênio é tóxico para os seres humanos e animais, medidas precisam ser tomadas para reduzir os riscos de contaminação das águas subterrâneas a partir das águas residuais, e o limite superior internacionalmente aceitável para o arsênico em águas residuais provenientes de operações de mineração está atualmente fixado em 0,1 ppm. As operações de mineração que produzem águas residuais com níveis mais elevados de arsênico geralmente precisam revestir suas barragens de rejeitos com uma camada de plástico para evitar qualquer possível contaminação do meio ambiente. Isto não só é muito caro, mas também não previne ou reduz a produção de resíduos tóxicos.

[0085] Um reator da presente invenção pode ser usado para lixiviar o arsênico fora do minério mineral nativo extraído e em solução dentro de um período relativamente curto de poucas horas. O arsênico dissolvido pode então ser precipitado para fora da solução como scorodite, uma forma estável de arsênico que não se dissolve na água e é portanto não tóxico, ou um mineral tipo scorodite.

[0086] A recuperação do arsênico pode ser realizada como uma etapa inicial antes da extração de metal utilizando um tanque agitado mecanicamente com um reator de recirculação, com adição de ar ou de oxigênio no reator (ozônio também pode ser usado). A fim de efetuar a lixiviação do arsênico, os seguintes reagentes podem ser empregues: metabissulfito de sódio (SMBS) ou soda cáustica (NaOH); e ácido clorídrico (HCl) ou ácido sulfúrico (H2SO4);

[0087] O cloreto férrico pode ser utilizado para efetuar a precipitação do arsênico como scorodite estável ou minerais tipo scorodite.

[0088] Dois testes foram conduzidos em minério de ouro contendo Gersdorffite reativo e niquelina, ambos os quais são formas instáveis de arsênico.

[0089] O primeiro teste foi realizado sob as seguintes condições de lixiviação de ouro padrão para servir como um caso de controle ou base: tempo de lixiviação 24 horas; 5 kg/t de adição de NaCN; 10 g/l de adição de carbono; 40% de sólidos; teste realizado em tanque agitado.

[0090] O segundo teste utilizado nas mesmas condições de lixiviação que o primeiro, mas com uma etapa prévia de lixiviação e precipitação de arsênico realizada sob as seguintes condições: 800 g/t de SMBS; 300 g/t de sulfato de cobre; 2 kg/t de HCl; 50 g/t de ácido fosfórico; 50 g/t de alúmen; 300 g/t de cloreto férrico; tempo de residência 4 horas; 40% de sólidos; 10 passes no reator com a adição de oxigênio (um passe igual a uma rotatividade do volume do vaso); teste realizado no tanque agitado.

[0091] Os resultados destes testes estão apresentados na Tabela 5. JR691 é o teste de controle/base e JR689 é o teste incorporando a lixiviação e precipitação de arsênico de acordo com a invenção. Tabela 5: valores de arsênico e ouro residuais após a lixiviação de ouro

[0092] O processo incorporando a etapa de lixiviação e precipitação do arsênico resultou em valores de arsênico na solução abaixo da detecção a menos de 0,1 ppm de arsênico no final da lixiviação. O teste de controle/base, no entanto, mostrou 1,30 ppm de arsênico no final da lixiviação. Isso é significativo, uma vez que os valores de arsênico do teste de controle/base não estiveram em conformidade com as regulamentações ambientais enquanto que o processo incorporando a etapa de lixiviação e precipitação de arsênico desta invenção é ambientalmente compatível.

[0093] Além disso, o processo incorporando a etapa de lixiviação e precipitação de arsênico tinha um resíduo de ouro de 0,38 g/t menor que o teste de base/controle, o que proporciona um benefício econômico significativo e um impulso valioso para os níveis de produção de ouro.

[0094] Assim, o reator da presente invenção pode ser usado para lixiviar e precipitar arsênico de minerais, tornando assim o arsênico mais estável e resultando em pouca ou nenhuma lixiviação do arsênico quando depositados em instalações de armazenamento de rejeitos. Isso resulta em conformidade com as regulamentações relativas aos níveis de arsênico em águas subterrâneas e descarga nos cursos naturais de água. O processo também pode proporcionar níveis mais elevados de recuperação de ouro.

[0095] Os resultados de um ensaio à escala industrial são mostrados na figura 19, para quatro condições diferentes, ou seja uma condição não tratada e quatro condições diferentes, envolvendo um processo de acordo com a invenção, o que equivale a 3 passes no reator por um período de 4 horas com diferentes adições de cloreto férrico e de metabissulfito de sódio (SMBS), que se refletem na figura 19. As adições foram de 2,5 kg/t de cloreto férrico e 240 g/t de SMBS; 1,75 kg/t de cloreto férrico e 2,23 kg/t de SMBS; 1,00 kg/t de cloreto férrico e 3,5 kg/t de SMBS; e 0,00 kg/t de cloreto férrico e 5,5 kg/t de SMBS.

[0096] Numerosos outros processos podem sem dúvida serem realizados utilizando o dispositivo e o processo desta invenção

Claims

1. DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE FLUIDO para conduzir uma reação física ou química na qual uma lama e um gás são contatados de modo que a lama e pelo menos um componente do gás participem da reação física ou química, o dispositivo de tratamento de fluido compreendendo pelo menos duas câmaras (32, 36) sendo a primeira (32) e segunda (36) câmaras através das quais um fluido pode fluir, as duas câmaras são separadas por pelo menos um bocal de estrangulamento (1, 22, 23, 34, 37, 47, 51, 66), que tem uma entrada na primeira câmara e uma saída na segunda câmara, em que o bocal de estrangulamento compreende uma seção convergente (3) na sua entrada (2), uma seção de garganta (4, 30), um degrau virado para trás (5) imediatamente depois da seção de garganta (4, 30), e uma seção de saída na sua saída (7) que se abre para a segunda câmara em que o bocal de estrangulamento é configurado para promover cavitação resultante do fluxo estrangulado o dispositivo sendo caracterizadopelo fato de que o dispositivo inclui um ou mais entradas de gás (26, 27, 29, 48, 53, 65) tendo seus eixos estendendo-se transversalmente em uma direção geralmente tangencial em relação ao fluxo de lama de modo que resulte uma ação de turbilhão do gás de difusão na lama.

2. DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE FLUIDO de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a seção convergente (3), a garganta (4, 12, 30) e a seção de saída são cada uma de seção transversal em forma circular e a seção de saída diverge.

3. DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE FLUIDO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que bocais de mistura são incluídos no dispositivo para misturar fluidos (21, 24, 62), quer antes de entrarem em um bocal de estrangulamento (22, 23, 66) ou depois de deixarem um bocal de estrangulamento, ou ambos, e em que um bocal de mistura tem uma seção convergente na sua entrada, uma seção de garganta, um degrau virado para trás imediatamente depois da seção de garganta, e uma seção de saída na sua saída a qual abre para uma câmara a jusante.

4. DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE FLUIDO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a seção convergente do bocal tem um ângulo de cone de 1 a 35 graus.

5. DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE FLUIDO de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o ângulo do cone é de 15 a 30 graus.

6. DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE FLUIDO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5 caracterizado pelo fato de que o degrau virado para trás (5) de um bocal de estrangulamento (22, 23, 66) se estende radialmente para fora para além da seção de garganta (4) de 3 a 10% do diâmetro da garganta.

7. DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE FLUIDO de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o degrau virado para trás (5) prolonga-se radialmente para o exterior além da seção de garganta (4) de 4 a 8%.

8. DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE FLUIDO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a seção de saída diverge em um ângulo de cone de 1 a 8 graus.

9. DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE FLUIDO de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a seção de saída diverge em um ângulo de cone de 2 a 8 graus.

10. DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE FLUIDO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que uma seção de saída divergente para um bocal tem degraus virados para trás (13, 14, 15) sucessivos adicionais ao longo da seção de saída.

11. PROCESSO PARA MELHORAR AS REAÇÕES QUÍMICAS OU FÍSICAS que ocorrem em processos em que uma lama e um gás são contatados de modo que pelo menos um componente do gás participe de uma reação física ou química com pelo menos um componente da lama com o gás na forma de bolhas arrastadas na lama, em que o tamanho das bolhas de gás são reduzidas utilizando estrangulamento de fluxo, o processo compreendendo a passagem da lama de uma primeira câmara para uma segunda câmara através de um bocal de estrangulamento compreendendo uma seção convergente, uma seção de garganta, um degrau virado para trás imediatamente depois da seção de garganta e uma seção de saída em que o fluxo direcional, velocidade angular, aceleração centrífuga e aceleração linear da lama criam condições proporcionando cavitação consequente em fluxo estrangulado através do bocal de estrangulamento em que o processo inclui a difusão de um gás na lama e a geração de bolhas na lama que acelera através da seção da garganta para fazer com que as bolhas implodam e formem múltiplas bolhas menores, sendo o processo caracterizado pelo fato do gás ser introduzido através de uma ou mais entradas de gás tendo seus eixos se estendendo transversalmente em uma direção geralmente tangencial em relação ao fluxo de lama, de modo que resulte uma ação de turbilhão de gás de difusão na lama.

12. PROCESSO de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o processo faz parte de um processo para separar o ouro e outros metais a partir de minérios em que o oxigênio ou o ar é difundido dentro de uma lama de minério moído, água e cianeto de cálcio ou cianeto de sódio, de modo a oxidar suficientemente o minério para consumo de cianeto reduzido e/ou lixiviação de metal melhorada e/ou para facilitar a flotação das partículas de ouro a partir do minério.

13. PROCESSO de acordo com uma qualquer das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a lama e o gás são passados através de pelo menos um bocal de mistura antes de entrarem no bocal de estrangulamento; ou depois de deixarem um bocal de estrangulamento ou ambos antes e depois de um bocal de estrangulamento; e em que um bocal de mistura tem uma seção convergente em sua entrada, uma seção de garganta, um degrau virado para trás imediatamente após a seção de garganta e uma seção de saída em sua saída que se abre para uma câmara a jusante.

14. PROCESSO com uma qualquer das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que a seção convergente do bocal de estrangulamento tem um ângulo de cone de 1 a 35 graus.