BR112019017161A2

BR112019017161A2 - pasta para uso em processos de mineração

Info

Publication number: BR112019017161A2
Application number: BR112019017161A
Authority: BR
Inventors: Ting Yen-Jui
Original assignee: Yen Jui Ting
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2020-04-28
Also published as: EP3583082A4; US20210139373A1; AU2018220459A1; CN110494405A; CO2019009864A2; WO2018148838A1; MX2019009799A; PE20191330A1; EP3583082A1; CL2019002335A1; CA2958381A1

Abstract

é descrita uma pasta para uso em processos de mineração, tal como um enchimento de rocha cimentado ou de reenchimento, para fornecer resistência melhorada de estágio inicial e avançado a um custo total menor. a pasta inclui resíduos de mina, um ou agentes de ligação, reenchimento de engenharia e água. as fibras de reenchimento de engenharia são tipicamente fibras plásticas obtidas a partir de produtos plásticos, produtos parcialmente plásticos, produtos plásticos reciclados, ou produtos parcialmente plásticos reciclados. também são descritos métodos de reenchimento de uma porção da mina e uso da pasta em processos de mineração.

Description

PASTA PARA USO EM PROCESSOS DE MINERAÇÃO, MÉTODO DE REENCHIMENTO E UTILIZAÇÃO

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se à indústria de mineração. Mais especificamente, a presente invenção refere-se à pasta para uso em processos de mineração.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Um reenchimento de pasta adequadamente projetado permite a eliminação de resíduos adequada e estabiliza o subsolo. Uma pasta é feita de resíduos, aglutinante e mistura de água e é frequentemente reenchida em uma tubulação ou por caminhões. Quando mineração muito próxima ao enchimento é necessária, um teor relativamente alto de aglutinante é usado para produzir alta resistência inicial e alta resistência a longo prazo. Por outro lado, o baixo conteúdo de aglutinante pode ser usado em aplicações onde o requisito de resistência é baixo. Muitas vezes, a decisão de reduzir o conteúdo de aglutinante é determinada pelo custo. No entanto, dependendo da geometria da escavação, do cronograma de reenchimento e das propriedades dos resíduos, esse conteúdo baixo ou mínimo de aglutinante pode variar. Quando a pasta não está atendendo a especificação mínima, existe o risco de suporte do solo inadequado ou liquefação.

[003] Além da dosagem de aglutinante, o uso de diferentes tipos de cimento produz diferentes taxas de ganho de resistência no reenchimento de pasta. Por exemplo, o cimento de alta resistência inicial pode ser usado quando um ganho de resistência rápido é necessário. Embora o uso de escória na mistura de cimento tende a ter um desenvolvimento de resistência mais lento, no entanto, ela produz maior resistência a longo prazo do que o cimento Portland comum.

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2/9 [004] Um reenchimento de pasta bem projetado deve atender ao requisito de resistência dentro de um determinado tempo, de tal forma que o tempo que leva para a pasta ganhar resistência não se torne o gargalo do processo de mineração. Ao mesmo tempo, o custo por tonelada de reenchimento deve ser mantido baixo. Reenchimento de pasta, como concreto, é resistente em compressão e fraco em tensão. Atrasar a formação e propagação de trincas é uma das estratégias para melhorar a resistência do reenchimento de pasta. Além disso, economizar o aglutinante de cimento é importante, pois pode não apenas reduzir custos, mas também reduzir significativamente a pegada de carbono para o reenchimento de mineração.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [005] De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecida uma pasta para uso em processos de mineração. A pasta contendo: resíduos de mina; um ou mais agentes aglutinantes; fibra de reenchimento de engenharia; e água.

[006] Em uma modalidade, a fibra de reenchimento de engenharia é uma fibra plástica, tal como, mas não limitada a, uma fibra plástica de poliéster; tereftalato de polietileno; polietileno; polietileno de alta densidade; cloreto de polivinila; polietileno de baixa densidade; polipropileno; poliestireno; poliestireno de alto impacto; poliamidas; acrilonitrila-butadieno-estireno; polietileno/acrilonitrila-butadieno-estireno; policarbonato;

policarbonato/acrilonitrila-butadieno-estireno; ou poliuretanos. A fibra plástica pode ser obtida a partir de um produto plástico, produto parcialmente plástico, produto plástico reciclado ou produto plástico parcialmente reciclado.

[007] Em outra modalidade, um ou mais agentes aglutinantes são cimento, tal como cimento Portland, e materiais suplementares de cimentação, tais como escória granulada de alto-forno, cinza volante, pozolanas naturais, pó

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3/9 de forno de cimento e vidro residual. Em algumas modalidades preferidas, ο cimento Portland é ASTM C150 Tipo 1 ou CSA A3001-03 Tipo GU, e o material de cimentação suplementar é escória granulada de alto forno.

[008] Em outras modalidades, um ou mais agentes aglutinantes são uma composição compreendendo escória e cimento Portland. A composição sendo 90 partes de escória e 10 partes de cimento Portland, em algumas modalidades preferidas.

[009] Em modalidades adicionais, a composição de agentes aglutinantes é fornecida a 3% em peso dos resíduos, e a fibra de reenchimento de engenharia é fornecida a 0,3% em peso dos resíduos.

[010] Em outra modalidade, a pasta é usada como pasta de reenchimento ou enchimento de rocha cimentado.

[011] De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de reencher uma porção de uma mina. O método envolvendo: fornecimento de reenchimento de pasta como descrito acima; e bombeamento do reenchimento de pasta em uma porção de uma mina.

[012] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, é fornecido uso do reenchimento de pasta descrito acima para reencher uma porção de uma mina.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [013] Estas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção serão mais bem compreendidos em relação à descrição que se segue e aos desenhos anexos, em que:

A figura 1 é uma representação gráfica da resistência de amostras com e sem fibra de reenchimento de engenharia após períodos selecionados de tempo de cura.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

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4/2 [014] A descrição a seguir é de uma modalidade particular, a título de exemplo, apenas e sem limitação à combinação necessária para levar a invenção a efeito.

[015] A pasta aqui descrita pode ser usada para uma variedade de processos de mineração, incluindo, mas não limitado a, como pasta de reenchimento, enchimento de rocha cimentado, ou enchimento hidráulico.

[016] A pasta inclui uma composição de base de componentes que são tipicamente encontrados em reenchimentos de pasta, incluindo resíduos de mina, agentes aglutinantes e água. Além disso, a pasta inclui fibra de reenchimento projetada para reduzir o custo total de produção da pasta e melhorar a resistência inicial e a longo prazo da pasta.

[017] A pasta base inclui resíduos de mineração, agentes aglutinantes (aglutinantes) e água. Aqueles versados na técnica apreciarão os vários tipos de resíduos e aglutinantes de mineração, e as concentrações relevantes de cada componente, que são tipicamente utilizadas na produção de reenchimento de pasta. Por exemplo, os resíduos de mina representam tipicamente entre 70% e 80% do peso da mistura de pasta. Em algumas modalidades, os resíduos de mina representam aproximadamente 74% do peso da mistura de pasta.

[018] A escolha real dos resíduos de mina a serem usados na pasta depende do aglutinante que está sendo usado. Por exemplo, a capacidade entre as propriedades físicas, químicas e mineralógicas dos resíduos de mina e os agentes aglutinantes deve ser considerada. Em uma modalidade, os resíduos de mina são de um tanque de resíduos e empilhados a seco. Estes resíduos são peneirados para remover a argila, com uma média de 25-35% de passagem por uma tela de 20 microns e sendo usados para a pasta.

[019] A pasta contém um ou mais agentes aglutinantes ou aglutinantes. Os agentes aglutinantes tipicamente, mas nem sempre, incluem cimento e

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5/9 materiais de cimentação suplementares. O cimento comumente usado inclui um dos tipos de cimento Portland ASTM C150 Tipo 1 e CSA A3001-03 Tipo GU. O cimento é fornecido juntamente com o material de cimentação suplementar para formar uma composição. A proporção real de cimento para materiais de cimentação suplementares pode variar, no entanto, é comum que mais cimento seja usado em comparação com os materiais complementares de cimentação. Por exemplo, uma composição com 90 partes de cimento para 10 partes de material de cimentação suplementar será adequada para os fins da presente pasta.

[020] Os materiais de cimentação suplementares podem incluir, mas não se limitam a, escória granulada de alto-forno, cinza volante, pozolanas naturais, pó de forno de cimento, vidro residual ou combinações de qualquer um destes. Em uma modalidade, o material de cimentação suplementar é escória granulada de alto forno.

[021] A pasta aqui descrita também inclui uma fibra de reenchimento projetada. Na maioria dos casos, a fibra de reenchimento projetada é uma fibra plástica que é obtida a partir de um produto plástico, produto parcialmente plástico, produto plástico reciclado, produto plástico parcialmente reciclado ou uma combinação de dois ou mais destes. As fibras de reenchimento projetadas preferidas vêm de produtos residuais domésticos, como garrafas de água, garrafas de refrigerantes e embalagens de alimentos, ou produtos residuais industriais, como filme, purga/grumos ou embalagens que não atendem às especificações. As fibras plásticas projetadas podem ser produzidas a partir dos produtos, pela classificação dos diferentes tipos de plástico, limpeza do plástico, retalhamento do plástico e depois fundindo-o para formar fibras. Dependendo da aplicação, o comprimento e o diâmetro das fibras podem ser alterados para fornecer diferentes propriedades à pasta que eventualmente é ali usada.

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6/9 [022] As fibras plásticas podem ser uma ou uma combinação de múltiplos poliéster, polietileno tereftalato, polietileno, polietileno de alta densidade, cloreto de polivinil, polietileno de baixa densidade, polipropileno, poliestireno, poliestireno de alto impacto, poliamidas, acrilonitrila-butadieno-estireno, polietileno/acrilonitrila butadieno estireno, policarbonato, policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno, ou fibras de poliuretano.

[023] Em algumas modalidades, as fibras de reenchimento de engenharia são fornecidas a aproximadamente 0,3% em peso dos resíduos. No entanto, é previsto que a quantidade real de fibras de reenchimento de engenharia usadas na pasta dependerá do tipo de resíduos de mina e agentes aglutinantes usados na pasta, bem como do(s) tipo(s) de fibras usadas na fibra de reenchimento de engenharia.

[024] Será notado que numerosas modificações a isso irão aparecer aos versados na técnica. Consequentemente, a descrição acima e os desenhos anexos devem ser tomados como sendo ilustrativos da invenção e não em um sentido limitativo. Será notado adicionalmente que se pretende abranger quaisquer variações, utilizações ou adaptações da invenção seguindo, em geral, os princípios da invenção e incluindo tais desvios da presente invenção como estando dentro da prática conhecida ou habitual no estado da técnica, do qual a invenção pertence e como pode ser aplicada às características essenciais aqui antes estabelecidas, e como segue no escopo das reivindicações anexas.

EXEMPLO [025] Para entender o efeito do EBF no reenchimento de pasta, três tipos de pasta foram produzidos, como mostra a Tabela 1 abaixo.

[026] Tabela 1

	Aglutinante*	EBF*
Pasta	3%	0%

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7/9

Pasta + EBF-A	3%	0,3%
Pasta + EBF-B	3%	0,3%

*como porcentagem de resíduos [027] A pasta base continha resíduos e aglutinantes (3% em peso de resíduos), com aproximadamente 74% em peso (% em peso) de sólido. Escória com cimento Portland (90/10), 3% em peso dos resíduos, foi utilizada como aglutinante. Três baldes de pasta foram coletadas da planta de reenchimento. Um ensaio de deslizamento foi realizado na pasta sem EBF, a pasta base, e mediu 9 slump. Cilindros (76,2mm x 152,4mm (3x 6)) foram fundidos com a pasta base. O EBF-A e o EBF-B, 0,3% em peso, dos resíduos foram adicionados separadamente e cuidadosamente misturados nos outros dois baldes de pasta. Para testar o efeito do comprimento da fibra nas propriedades globais da pasta, as fibras de reenchimento projetadas, EBF-A e EBF-B, foram produzidas como fibras plásticas de comprimento diferente. Cilindros foram então fundidos com EBF-A e pasta com EBF-B. Após 24 horas, a água de purga foi removida dos cilindros e as amostras foram armazenadas em sacos selados a quente.

[028] Após o EBF ter sido adicionado à pasta e cuidadosamente misturado, a pasta parecia reduzir sua fluidez. Algumas fibras eram visíveis na pasta durante a mistura, mas a fibra não parecia segregar da pasta. A pasta com EBF manteve melhor a forma e parecia menos fluida.

[029] Após 24 horas de cura, a pasta sem EBF produziu em média 4% de água de purga, usando a definição descrita no padrão ASTM C232. Por outro lado, amostras com EBF não produziram água de purga mensurável. Parece que a água ficou retida na pasta.

[030] Teste de Resistência Compressiva Não-confinada (UCS) foi realizado nas amostras após 7, 21, 56 e 285 dias. Um conjunto de três cilindros foi

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8/9 testado para cada teste. Os resultados foram registrados e a média de cada conjunto foi calculada. Como esperado, as amostras sem EBF tiveram pedaços quebrados e retirados do cilindro. Por outro lado, amostras reforçadas com EBF fraturaram sem que fragmentos pequenos se desprendessem da amostra após o teste de UCS.

[031] Os resultados médios de UCS das amostras de pasta base, amostras reforçadas com EBF-A e EBF-B estão resumidos na Tabela 2 e plotados na Figura

1. A pasta reforçada com EBF desenvolveu UCS de 7 dias significativamente maior do que a pasta sem EBF (Base). Respectivamente, EBF-A e EBF-B melhoraram o UCS de 7 dias por um fator de 4,5 e 2,5. Essa melhoria na resistência inicial é particularmente útil no reenchimento na prevenção de liquefação e atrasos no reenchimento.

[032] Tabela 2

	Média de UCS (kPa)
Dias de cura	Base	EBF-A	EBF-B
7	21,3	97,3	53,7
21	190,3	379,3	223,3
56	424,0	712,7	498,3
285	526,7	916,7	698,3

[033] Após 21 e 56 dias, todas as amostras ganharam mais resistência à medida que a hidratação do cimento continuou. O EBF-A teve o aumento mais expressivo, enquanto a diferença entre o EBF-B e a Base se estreitou, conforme ilustrado na Figura 1. Com o mesmo teor de cimento, a pasta com EBF desenvolveu um UCS mais alto. Em operação, essa melhoria no UCS pode reduzir o consumo de aglutinante, já que menos aglutinante seria necessário para atingir a especificação de resistência. Ao diminuir o consumo de

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9/9 aglutinante, há uma redução de custos, mas também a pegada de carbono é reduzida no reenchimento.

[034] Após 285 dias, a pasta com EBF continuou a apresentar maior resistência do que a pasta base (sem EBF). Isto sugere que o EBF foi estável e não degradou.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Pasta para uso em processos de mineração, a pasta caracterizada pelo fato de que compreende:

resíduos de mina;

um ou mais agentes aglutinantes;

fibra de reenchimento de engenharia; e água.
2. Pasta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fibra de reenchimento de engenharia é uma fibra plástica.
3. Pasta, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a fibra plástica é uma fibra do grupo que consiste em: poliéster; tereftalato de polietileno; polietileno; polietileno de alta densidade; cloreto de polivinilo; polietileno de baixa densidade; polipropileno; poliestireno; poliestireno de alto impacto; poliamidas; acrilonitrilo-butadieno-estireno; polietileno/acrilonitrilobutadieno-estireno; policarbonato; policarbonato/acrilonitrilo-butadienoestireno; e poliuretanos.
4. Pasta, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que a fibra plástica é obtida a partir de um produto plástico, produto parcialmente plástico, produto plástico reciclado ou produto plástico parcialmente reciclado.
5. Pasta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o um ou mais agentes aglutinantes são cimento e materiais de cimentação suplementares.
6. Pasta, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o cimento é cimento Portland.
7. Pasta, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o cimento Portland é ASTM C150 Tipo 1 ou CSA A3001-03 Tipo GU.

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8. Pasta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizada pelo fato de que os materiais de cimentação suplementares são selecionados do grupo que consiste em: escória granulada de alto-forno; cinza volante; pozolanas naturais; pó de forno de cimento; e vidro residual.
9. Pasta, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o material de cimentação suplementar é escória granulada de alto-forno.
10. Pasta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o um ou mais agentes aglutinantes são uma composição compreendendo escória e cimento Portland.
11. Pasta, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a composição é 90 partes de escória e 10 partes de cimento Portland.
12. Pasta, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizada pelo fato de que a composição é proporcionada a 3% em peso dos resíduos.
13. Pasta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que a fibra de reenchimento de engenharia é proporcionada a 0,3% em peso dos resíduos.
14. Pasta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que a pasta é utilizada como pasta de reenchimento ou em um enchimento de rocha cimentado.
15. Método de reenchimento de uma porção de uma mina, caracterizado pelo fato de que compreende:

proporcionar a pasta de reenchimento como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 14; e bombear a pasta de reenchimento para uma porção de uma mina.
16. Utilização da pasta de reenchimento como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 14 caracterizada para o reenchimento de uma porção de uma mina.

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17. Invenção de produto, processo, sistema, kit, ou uso, caracterizada pelo fato de que compreende um ou mais elementos descritos no presente pedido de patente.