BR112021004021A2 - método e sistema de remoção de água - Google Patents
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Abstract
MÉTODO E SISTEMA DE REMOÇÃO DE ÁGUA. A presente invenção refere-se a método para remoção de água (desidratar) de rejeitos e sistemas para realizar os mesmos. Em certos aspectos, a invenção se refere a métodos de produção de um resíduo de rejeito desidratado ou um resíduo de rejeito empilhável, compreendendo submeter rejeitos a separação hidrociclônica para produzir um ou mais subfluxos parcialmente desidratados e um transbordamento final rico em água; separar o transbordamento final rico em água, por centrifugação, em um fluxo de água recuperado e um resíduo de baixo teor de água; e misturar o resíduo de baixo teor de água e pelo menos parte de um ou mais subfluxos parcialmente desidratados para produzir um resíduo de rejeito desidratado ou um resíduo de rejeito empilhável.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E SISTEMA DE REMOÇÃO DE ÁGUA".
[0001] A presente invenção refere-se a métodos para remoção de água de rejeitos, e sistemas para realizar os mesmos.
[0002] As instalações de armazenamento de rejeitos são usadas para armazenar rejeitos de minas, que são resíduos descartados de uma operação de mineração, como uma usina de processamento de minério ou usina de preparação de carvão. Rejeitos úmidos (por exemplo, pastas) podem ser armazenados em reservatórios como re- presas, lagoas, canais de desvio, vertedouros e valas de coleta de in- filtração, de modo que desidratam gradualmente por meio de sedimen- tação, drenagem e evaporação. Uma lagoa de rejeitos tradicional ocu- pa uma grande área de terra e requer muita manutenção e monitora- mento. Além disso, o armazenamento de rejeitos úmidos está sujeito a um escrutínio crescente à luz dos riscos de infiltração dos rejeitos, transbordamento ou vazamento dos rejeitos ou uma falha abrupta das instalações de armazenamento de rejeitos. Derramamentos de rejei- tos, rompimentos de barragens, infiltrações e descargas diretas em cursos d'água resultaram em consequências ambientais e sociais gra- ves e de longo prazo.
[0003] Além disso, é cada vez mais desejável aumentar a recupe- ração de água, particularmente onde as operações de mineração es- tão localizadas em áreas onde há escassez de água. Consequente- mente, os processos foram desenvolvidos para a remoção de água de rejeitos para permitir que a água seja recuperada e produzir rejeitos substancialmente removidos de água . Os rejeitos substancialmente removidos de água podem ser adequados para disposição através do chamado empilhamento "seco".
[0004] As instalações de pilha seca podem ser mais fáceis de fe- char e reabilitar e requerem uma pegada menor, em comparação com outras opções de armazenamento de rejeitos de superfície, pois a re- moção de água dos rejeitos produz um produto residual de maior den- sidade. Além disso, o empilhamento "seco" pode ser usado em ambi- entes onde as instalações de armazenamento de rejeitos úmidos po- dem ser inadequadas, como terrenos ondulados e íngremes.
[0005] Os processos de remoção de água conhecidos para a pro- dução de resíduos de rejeitos empilháveis usam filtros, como filtros de vácuo ou filtros-prensa, para produzir uma torta de filtro desidratada que atenda aos requisitos geotécnicos para empilhar o produto remo- vido de água. No entanto, os altos custos de capital e custos operacio- nais das instalações de filtração podem limitar a conversão de arma- zenamento de rejeitos úmidos para empilhamento "seco".
[0006] As instalações de filtração podem ter um rendimento relati- vamente limitado. Além disso, a torta de filtro pode exigir um novo ma- nuseio significativo para construir as geometrias da pilha, como ser carregado ou transportado por caminhão para a instalação de armaze- namento de rejeitos e, em seguida, movido para a posição final na pi- lha seca usando equipamento de movimentação de terra.
[0007] É desejável abordar um ou mais dos acima ou, pelo menos, fornecer uma alternativa útil aos mesmos.
[0008] A presente invenção refere-se a um método para remover água de rejeitos e um sistema para realizar o mesmo.
[0009] Em um primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a um método e um sistema para remover água de rejeitos a fim de pro- duzir um resíduo empilhável de rejeitos. A produção de um resíduo empilhável de rejeitos pode facilitar o transporte, disposição e deposi- ção dos rejeitos.
[0010] No primeiro aspecto, a presente invenção fornece um mé- todo de produção de um resíduo de rejeitos empilháveis, compreen- dendo: submeter rejeitos à separação hidrociclônica para produzir um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água e um transborda- mento final rico em água; separar o transbordamento final rico em água, por centrifugação, em um fluxo de água recuperado e um resí- duo de baixo teor de água; e misturar o resíduo de baixo teor de água e pelo menos parte de um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água para produzir um resíduo de rejeitos empilháveis.
[0011] Normalmente, existe uma pluralidade de estágios de sepa- ração hidrociclônica. Consequentemente, em algumas modalidades, a separação hidrociclônica possui uma pluralidade de estágios de sepa- ração hidrociclônica, incluindo um primeiro estágio e um estágio final; cada estágio de separação hidrociclônica separa uma entrada em um dos um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água e um transbordamento rico em água; a entrada da primeira etapa compre- ende os rejeitos; o transbordamento rico em água de cada estágio an- terior ao estágio final é uma entrada para o próximo estágio adjacente; e o transbordamento final rico em água é o transbordamento rico em água do estágio final.
[0012] Em algumas modalidades, um processo gerou os rejeitos e o método compreende: fornecer a corrente de água recuperada ao processo para reutilização.
[0013] Além disso, a presente invenção fornece um sistema para produzir um resíduo de rejeito empilhável, compreendendo: uma uni- dade de separação hidrociclônica para submeter rejeitos à separação hidrociclônica para produzir um ou mais subfluxos parcialmente remo- vidos de água e um transbordamento final rico em água; uma unidade de centrifugação que compreende pelo menos uma centrífuga configu- rada para separar o transbordamento final rico em água em uma cor-
rente de água recuperada e um resíduo de baixo teor de água; e um misturador para misturar o resíduo de baixo teor de água e pelo menos parte de um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água para produzir um resíduo de rejeito empilhável.
[0014] Em algumas modalidades do sistema, a separação hidroci- clônica possui uma pluralidade de estágios de separação hidrociclôni- ca, incluindo um primeiro estágio e um estágio final; para cada estágio, a unidade de separação hidrociclônica possui uma subunidade que compreende pelo menos um hidrociclone para separar uma entrada em um dos um ou mais sublfuxos parcialmente removidos de água e um transbordamento rico em água; a subunidade para o primeiro está- gio é configurada de modo que a entrada do primeiro estágio compre- ende os rejeitos; e as subunidades são configuradas para fornecer o transbordamento rico em água de cada estágio anterior ao estágio fi- nal como uma entrada para o próximo estágio adjacente; e a subuni- dade para o estágio final é configurada para fornecer o transborda- mento rico em água final para a unidade de centrifugação.
[0015] Em algumas modalidades, um processo gerou os rejeitos e o sistema compreende uma linha de água recuperada, conectada hi- draulicamente à unidade de centrifugação, para fornecer a corrente de água recuperada ao processo para reutilização.
[0016] Um resíduo de rejeito empilhável, produzido de acordo com o método da presente invenção, também é fornecido.
[0017] A presente invenção fornece ainda um método para descar- tar rejeitos compreendendo: produzir, a partir de rejeitos, um resíduo empilhável de rejeitos de acordo com o método da presente invenção; e bombear o resíduo de rejeito empilhável para um local de descarte. Também é fornecido um sistema para disposição de rejeitos, compre- endendo: um sistema para produzir, a partir de rejeitos, um resíduo empilhável de rejeitos de acordo com o sistema da presente invenção;
e uma bomba fluidamente conectada a um local de disposição e confi- gurada para bombear o resíduo de rejeito empilhável para o local de disposição.
[0018] Além disso, é fornecida uma pilha que compreende um re- síduo empilhável de rejeitos disposto de acordo com o método da pre- sente invenção para a disposição de rejeitos.
[0019] No primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a um método e um sistema para remover água de rejeitos a fim de produzir um resíduo empilhável de rejeitos. Será apreciado que, ajustando os parâmetros operacionais, o método e o sistema do primeiro aspecto podem ser usados para preparar resíduos que não são empilháveis, mas ainda são removidos de água . Assim, em um segundo aspecto, a presente invenção fornece um método e um sistema para remover água de rejeitos a fim de produzir um resíduo de rejeitos removidos de água.
[0020] Em particular, o segundo aspecto da presente invenção fornece um método de produção de um resíduo de rejeito removido de água , compreendendo sujeitar rejeitos a separação hidrociclônica pa- ra produzir um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água e um transbordamento final rico em água; separar o transbordamento final rico em água, por centrifugação, em um fluxo de água recuperado e um resíduo de baixo teor de água; e misturar o resíduo de baixo teor de água e pelo menos parte de um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água para produzir um resíduo de rejeito removido de água.
[0021] O segundo aspecto da presente invenção também fornece um sistema para produzir um resíduo de rejeito removido de água , compreendendo uma unidade de separação hidrociclônica para sub- meter rejeitos à separação hidrociclônica para produzir um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água e um transbordamento final rico em água; uma unidade de centrifugação que compreende pelo menos uma centrífuga configurada para separar o transbordamento final rico em água em uma corrente de água recuperada e um resíduo de baixo teor de água; e um misturador para misturar o resíduo de bai- xo teor de água e pelo menos parte de um ou mais subfluxos parcial- mente removidos de água para produzir um resíduo de rejeito removi- do de água .
[0022] Em algumas modalidades, o subfluxo parcialmente removi- do de água pode ser altamente removido de água. Este subfluxo alta- mente removido de água pode ser um produto útil por si só. Assim, em algumas modalidades do primeiro e segundo aspectos, em que há dois ou mais estágios de separação hidrociclônica, pelo menos alguns dos um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água de uma da pluralidade de estágios de separação hidrociclônica são coletados co- mo um altamente removido de água produtos. Em algumas modalida- des, é fornecido um sistema em que uma das subunidades da unidade de separação hidrociclônica possui uma linha de produtos configurada para coletar pelo menos alguns dos um ou mais subfluxos parcialmen- te removidos de água da referida subunidade como um produto alta- mente removido de água .
[0023] Como observado acima, tanto o primeiro quanto o aspecto de envio da invenção podem ter modalidades nas quais a separação hidrociclônica é usada para preparar um produto altamente removido de água. Assim, em um terceiro aspecto da presente invenção, é for- necido um método de produção de um produto altamente removido de água , compreendendo: alimentar uma pasta aquosa ou pasta a um hidrociclone a uma alta pressão de entrada de alimentação, a referida pasta aquosa ou pasta compreendendo material sólido particulado; e submeter a pasta aquosa ou pasta a separação hidrociclônica para produzir um subfluxo e um transbordamento, sendo o referido subfluxo um produto altamente removido de água.
[0024] A presente invenção também fornece um produto altamente removido de água , coletado de acordo com as modalidades do primei- ro e segundo aspectos. Além disso, a presente invenção fornece um produto altamente removido de água , produzido de acordo com o mé- todo do terceiro aspecto.
[0025] Várias modalidades da presente invenção são descritas, apenas a título de exemplo, com referência aos seguintes desenhos.
[0026] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de acordo com uma modalidade.
[0027] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um sistema de acordo com uma segunda modalidade.
[0028] A Figura 3 é uma ilustração esquemática de um sistema de acordo com uma terceira modalidade.
[0029] A Figura 4 é uma ilustração esquemática de um sistema de acordo com uma quarta modalidade.
[0030] A Figura 5 é uma ilustração esquemática de um sistema de acordo com uma quinta modalidade.
[0031] A Figura 6 mostra as distribuições de tamanho de partícula dos rejeitos, e o subfluxo parcialmente removido de água e um trans- bordamento rico em água do primeiro estágio de separação hidrociclô- nica da quinta modalidade.
[0032] A Figura 7 mostra as distribuições de tamanho de partícula do transbordamento rico em água do primeiro estágio de separação hidrociclônica, e o subfluxo parcialmente removido de água e um transbordamento rico em água do segundo estágio de separação hi- drociclônica da quinta modalidade.
[0033] A Figura 8 mostra as distribuições de tamanho de partícula do transbordamento rico em água do segundo estágio de separação hidrociclônica, e o resíduo de baixo teor de água da quinta modalida- de.
[0034] A Figura 9 mostra a possível faixa de distribuições de ta- manho de partícula para um resíduo de rejeito empilhável da quinta modalidade.
[0035] A Figura 10 mostra a possível faixa de distribuições de ta- manho de partícula para um resíduo de rejeito empilhável de uma sex- ta modalidade.
[0036] A Figura 11 mostra o efeito da injeção de ar na concentra- ção de sólidos de um subfluxo de hidrociclone.
[0037] Na seguinte descrição detalhada, é feita referência aos de- senhos anexos que fazem parte da descrição detalhada. As modalida- des ilustrativas descritas na descrição detalhada, representadas nos desenhos e definidas nas reivindicações, não se destinam a ser limi- tantes. Outras modalidades podem ser utilizadas e outras alterações podem ser feitas sem se afastar do espírito ou escopo do assunto apresentado. Será prontamente entendido que os aspectos da presen- te divulgação, como geralmente descritos neste documento e ilustra- dos nos desenhos, podem ser arranjados, substituídos, combinados, separados e projetados em uma ampla variedade de configurações diferentes, todas as quais são contempladas nesta divulgação.
[0038] Conforme usado neste documento, as formas singulares "um", "uma" e "o/a" designam tanto o singular quanto o plural, a menos que expressamente indicado para designar apenas o singular.
[0039] O termo "cerca de" e o uso de intervalos em geral, sejam ou não qualificados pelo termo cerca de, significa que o número com- preendido não está limitado ao número exato aqui estabelecido e se destina a referir-se a intervalos substancialmente dentro do intervalo citado embora não se afaste do escopo da invenção. Tal como aqui utilizado, "cerca de" será compreendido por pessoas ordinariamente versadas na técnica e irá variar até certo ponto no contexto em que é usado. Se houver usos do termo que não são claros para pessoas or- dinariamente versadas na técnica, dado o contexto em que é usado, "cerca de" significará mais ou menos 10% do termo particular.
[0040] Além disso, onde as dimensões são descritas neste docu- mento, será apreciado que mais ou menos (+) tolerâncias de fabrica- ção típicas são aplicáveis a esses valores. Conforme apreciado por aqueles na técnica, as tolerâncias de fabricação podem ser determi- nadas para atingir uma média e desvio padrão desejados de compo- nentes fabricados em relação ao perfil de componente ideal.
[0041] Conforme observado acima, rejeitos são resíduos. Os rejei- tos podem ser uma pasta aquosa ou pasta compreendendo material mineral em partículas, por exemplo, argila, xisto, areia, rejeitos de areia e óleo, óxidos de metal, etc. misturados com água. Rejeitos tam- bém podem ser vários lodos e outros materiais líquidos/sólidos que precisam ser removidos de água e transportados.
[0042] Os rejeitos podem se originar de uma série de processos diferentes, incluindo, mas não se limitando a, várias operações de mi- neração. Assim, em algumas modalidades, o processo pode ser sele- cionado a partir de um processo de mineração, um processo de refino, um processo de fundição e um processo de tratamento de água. À presente invenção pode ser particularmente adequada para remover água de rejeitos de operações de mineração de carvão, operações de mineração de ouro, operações de mineração de metais básicos, ope- rações de mineração de metais do grupo da platina e/ou operações de mineração de metais alcalinos, incluindo operações de mineração para recuperar lítio.
[0043] Rejeitos são tipicamente pasta com uma porcentagem rela- tivamente baixa de sólidos e um conteúdo de água relativamente alto.
Por exemplo, rejeitos que podem ser removidos de água usando a presente invenção, como rejeitos de mineração de rocha dura, podem ter um teor de sólidos inicial de 20% em peso a 60% em peso (ou seja, até 80% em peso de umidade). Por exemplo, os rejeitos podem ter um teor de sólidos de cerca de 40% em peso a 60% em peso, tal como cerca de 56% em peso.
[0044] Os materiais usados para empilhamento “seco” não são necessariamente isentos de água, mas foram removidos de água o suficiente para permitir que o resíduo seja empilhado. O termo "resí- duo de rejeito empilhável", conforme usado neste documento, refere- se a um resíduo que foi suficientemente removido de água para que possa subsequentemente ficar em uma pilha substancial e ser rema- nejado por equipamento de terraplenagem convencional sem liquefa- zer. Um resíduo de rejeito empilhável pode ter sido removido de água para produzir um produto mantido unido pelo intertravamento mecâni- co das partículas por meio de empacotamento e fricção partícula- partícula. O resíduo de rejeito empilhável pode ser capaz de ser mani- pulado mecanicamente imediatamente após a fabricação devido ao seu estado mecanicamente interligado e ao estado removido de água , que impede o livre escoamento do produto. O resíduo pode, sob certas condições, parecer "seco".
[0045] Idealmente, nenhuma água irá sangrar de um resíduo de rejeito empilhável. Em vez disso, qualquer água no resíduo de rejeito empilhável é água intersticial, contida nos interstícios entre as partícu- las, ou água ligada à superfície da partícula.
[0046] A quantidade de água intersticial que pode ser contida em um resíduo de rejeito empilhável depende de uma série de caracterís- ticas das partículas nos rejeitos, incluindo distribuição de tamanho de partícula (PSD), área de superfície de partícula, mineralogia, forma, carga superficial e gravidade específica.
[0047] Uma avaliação de se um resíduo de rejeito é empilhável pode ser conduzida usando métodos de avaliação da mecânica do so- lo que serão conhecidos por pessoas versadas na técnica de enge- nharia geomecânica. Métodos de teste adequados podem incluir tes- tes de cisalhamento estático e dinâmico para determinar a resistência ao cisalhamento do resíduo e medições de teor de umidade e porosi- dade. Por exemplo, a avaliação do resíduo de rejeito pode incluir teste de palheta de cisalhamento, teste de compressão não confinada, teste de queda de cone e teste de penetração de cone.
[0048] Na presente invenção, conforme a água é removida dos rejeitos, o resíduo removido de água (que pode ser um subfluxo parci- almente removido de água , resíduo de baixo nível de água ou o resí- duo de rejeito final empilhável) aproxima-se da saturação de água de 100%, ponto em que a tensão capilar entre as partículas terá aumen- tado ao máximo. Ou seja, na relação água/sólidos onde a tensão capi- lar da água é maior, atinge-se a porosidade mínima, ou seja, quando as partículas são puxadas junto com a maior tensão de água. Confor- me os resíduos de rejeitos empilháveis dessecam, o que pode ocorrer após a deposição em um local de disposição, a ação capilar da água intersticial pode atrair as partículas do resíduo.
[0049] À medida que o teor de umidade do resíduo removido de água diminui abaixo do ponto de saturação, o ar pode deslocar a água e diminuir a capacidade de tensão da água. A água intersticial pode se concentrar nos pontos de contato das partículas, formando pontes de água e unindo os grãos devido à tensão da água.
[0050] Em algumas modalidades, pode ser desejável produzir um resíduo de rejeito empilhável com um teor de umidade igual ou logo abaixo do teor em que ocorre a tensão capilar máxima e a porosidade mínima. Um produto com um teor de umidade maior do que o teor de umidade na tensão capilar máxima é indesejável, pois a água adicional reduz a tensão, dilui efetivamente a suspensão e aumenta a porosida- de ao separar as partículas.
[0051] Em algumas modalidades, a porosidade do resíduo de re- jeito empilhável, quando em porosidade mínima, pode ser de cerca de 9% a cerca de 41%. O resíduo de rejeito empilhável produzido pode ter uma porosidade dentro de 5 pontos percentuais da porosidade mí- nima, de preferência dentro de 2 pontos percentuais da porosidade mínima.
[0052] Rejeitos não coesivos (por exemplo, rejeitos ricos em cas- calho ou areia) podem ser usados para formar um resíduo de rejeito empilhável com um teor de umidade de 10% a 20% em peso. Rejeitos coesivos (por exemplo, rejeitos ricos em greda, argila ou lodo) podem ser usados para formar um resíduo de rejeito empilhável com um teor de umidade de 35% em peso ou mais, por exemplo, até 40% em peso. No entanto, rejeitos com um teor de argila muito alto podem ser inade- quados para a remoção de água usando a presente invenção devido ao alto teor de água das partículas de argila intumescidas resultantes do intumescimento cristalino e/ou intumescimento osmótico/de cama- da dupla.
[0053] Em algumas modalidades, o resíduo de rejeito empilhável possui um teor de umidade de cerca de 10% em peso a cerca de 25% em peso. Em algumas modalidades, o resíduo de rejeito empilhável pode ter um teor de umidade de cerca de 15% em peso a cerca de 25% em peso. Em algumas modalidades, o resíduo de rejeito empilhá- vel pode ter um teor de umidade de cerca de 20% em peso, tal como (20 + 1)%, ou (20 + 0,75)% em peso ou (20 + 0,5)% em peso. Ou seja, em algumas modalidades, o resíduo de rejeito empilhável possui um teor de sólidos de cerca de 75% em peso a cerca de 90% em peso. Em algumas modalidades, o resíduo de rejeito empilhável pode ter um teor de sólidos de cerca de 75% em peso a cerca de 85% em peso.
Em algumas modalidades, o resíduo de rejeito empilhável pode ter um teor de sólidos de cerca de 80% em peso, tal como (80 + 1)% ou (80 + 0,75)% em peso ou (80 + 0,5)% em peso.
[0054] Em algumas modalidades, os rejeitos podem incluir partícu- las trituradas.
[0055] As partículas de rejeitos podem conter mais de 85% em pe- so de SiO,.
[0056] A distribuição do tamanho das partículas dos rejeitos de- pende da composição dos rejeitos, bem como da natureza do proces- samento a montante. Por exemplo, quando os rejeitos são de um pro- cesso de mineração, a distribuição do tamanho das partículas pode depender do minério e do processo de mineração que é usado. Alguns processos de mineração requerem moagem fina para recuperar o mi- neral desejado. Em outros processos, menos moagem pode ser ne- cessária. Além disso, o nível de moagem e a distribuição de tamanho de partícula resultante podem variar ao longo da vida útil de uma mina. Normalmente, os rejeitos serão tais que todas as partículas terão um diâmetro inferior a 2-3 mm. Em algumas modalidades, todas as partí- culas têm um diâmetro inferior a 600 mícrons. Em algumas modalida- des, todas as partículas têm um diâmetro inferior a 300 mícrons. Em algumas modalidades, as partículas podem ter um diâmetro de 75 mí- crons a 300 mícrons. Alternativamente, as partículas podem ter um diâmetro de 75 mícrons ou menos.
[0057] O método de remoção de água do primeiro aspecto da pre- sente invenção utiliza duas técnicas de separação para separar a água dos rejeitos e produzir um resíduo empilhável de rejeitos: separação hidrociclônica e centrifugação. No segundo aspecto, essas duas técni- cas de separação são usadas para separar a água dos rejeitos e pro- duzir um resíduo de rejeito removido de água (ou seja, um resíduo de rejeito que ainda é removido de água e pode ser altamente removido de água , mas é mais fluente que um resíduo de rejeito empilhável). Em algumas modalidades, a centrifugação pode ser centrifugação em recipiente sólido. Será apreciado que a centrifugação em recipiente sólido pode ser usada sozinha para remover água de rejeitos de modo a produzir um resíduo empilhável de rejeitos. No entanto, na prática, como em operações em escala comercial, o uso de centrifugação em recipiente sólido sozinho pode ser impraticável devido ao gasto de ca- pital excessivo, despesas operacionais e desgaste da centrífuga.
[0058] Na presente invenção, a centrifugação é combinada com a separação hidrociclônica de modo a reduzir a carga na centrífuga de modo que seu uso na remoção de água de rejeitos possa ser comerci- almente viável. O desgaste na centrífuga é, em parte, um produto da velocidade e do tamanho da partícula do material na centrífuga. Quan- do partículas maiores estão na alimentação da centrífuga, elas trans- mitem mais energia para a parede da centrífuga e aumentam o des- gaste.
[0059] No método da presente invenção, a etapa de remoção de água inicial é realizada usando separação hidrociclônica. Ao combinar a centrifugação com o estágio inicial de separação hidrociclônica, as partículas maiores nos rejeitos podem ser separadas no(s) subfluxo(s) parcialmente removido de água (s) da separação hidrociclônica de modo que a entrada na centrífuga tenha partículas menores. Ao tratar uma fração com um tamanho de partícula menor do que os rejeitos originais, a longevidade da centrífuga pode ser aumentada.
[0060] A separação hidrociclônica por si só pode não remover água de adequadamente os rejeitos para produzir um resíduo de rejei- to empilhável. Consequentemente, o método do primeiro aspecto da invenção pode utilizar separação por centrifugação para produzir um resíduo de baixo teor de água com um teor de água inferior ao teor de umidade alvo para o resíduo de rejeito empilhável. O resíduo de baixo teor de água pode então ser combinado com o, ou cada um, subfluxo parcialmente removido de água da separação hidrociclônica para pro- duzir o resíduo de rejeito empilhável. Assim, o resíduo de baixo teor de água pode ter um teor de umidade mais baixo do que o, ou cada, sub- fluxo parcialmente removido de água da separação hidrociclônica.
[0061] No segundo aspecto da presente invenção, o grau de re- moção de água realizado por separação hidrociclônica e centrifugação pode ser selecionado para produzir um resíduo de rejeito removido de água com um teor de água e distribuição de tamanho de partícula pre- feridos. Em geral, pode ser desejável remover água de os rejeitos o máximo possível para minimizar o excesso de água sendo colocado no armazenamento de rejeitos. No entanto, em algumas modalidades, um resíduo de rejeito empilhável pode ser relativamente mais difícil de transportar para o local de descarte. Os métodos comuns de transpor- te de rejeitos (ou resíduos de rejeitos) para locais de disposição são: sistemas de dutos bombeados; sistemas de tubulação de pressão de gravitação; canalização (lavagem); transportadores; e caminhão.
[0062] Sistemas de dutos bombeados, sistema de dutos de pres- são de gravitação e canalização (lavagem) são normalmente adequa- dos para produtos fluentes. Os sistemas de dutos bombeados usam sistemas de bombeamento centrífugo ou de deslocamento positivo pa- ra transportar rejeitos (ou resíduos de rejeitos). Onde a instalação de armazenamento está em uma altitude mais baixa em comparação com a planta de processamento, um sistema de tubulação de pressão de gravitação pode ser usado para transportar os rejeitos (ou resíduos de rejeitos) sem a necessidade de um sistema de bombeamento. A lava- gem usa um sistema de lavagem aberto (ou tampado) onde os rejeitos fluem gravitacionalmente. Em algumas modalidades, o resíduo de re- jeito empilhável pode ser bombeável. No entanto, em outras modalida- des, pode ser desejável produzir um produto mais fluente (menos re-
movido de água ) que pode ser transportado usando os sistemas de transporte existentes. Assim, em algumas modalidades do segundo aspecto da presente invenção, o grau de remoção de água pode ser equilibrado com os requisitos do sistema de transporte para fornecer um resíduo de rejeito removido de água que é prontamente transpor- tável, ao mesmo tempo em que reduz o volume de resíduo de rejeito enviado para descarte.
[0063] Transportadores e caminhões podem ser particularmente adequados para transportar resíduos de rejeitos empilháveis para um local de disposição.
[0064] A separação hidrociclônica pode ter uma pluralidade de es- tágios, incluindo um primeiro estágio e um estágio final. Em tais moda- lidades, para cada estágio, a unidade de separação hidrociclônica do sistema da presente invenção pode ter uma subunidade que compre- ende pelo menos um hidrociclone para separar uma entrada em um subfluxo parcialmente removido de água e um transbordamento rico em água.
[0065] Em algumas modalidades, pode haver três ou mais está- gios de separação hidrociclônica.
[0066] Cada subunidade de separação hidrociclônica pode incluir um ou mais hidrociclones. Onde houver dois ou mais hidrociclones em uma subunidade, os hidrociclones podem ser conectados em paralelo. Por exemplo, dois ou mais hidrociclones podem ser conectados em paralelo para atingir o rendimento volumétrico desejado para o siste- ma. Ou seja, o número de hidrociclones em cada subunidade pode ser selecionado com base na vazão volumétrica desejada para o sistema.
[0067] Os hidrociclones são usados para separar a matéria sus- pensa transportada em uma entrada de líquido em fluxo em duas cor- rentes de descarga, criando forças centrífugas dentro do hidrociclone, conforme a entrada passa por uma câmara de formato cônico. Basi-
camente, os hidrociclones incluem uma câmara de separação cônica, uma entrada de alimentação que geralmente é tangencial ao eixo da câmara de separação e está disposta na extremidade da câmara de maior dimensão da seção transversal, uma saída de fluxo inferior na extremidade menor da câmara (incluindo uma torneira) e uma saída de transbordamento na extremidade maior da câmara (incluindo um loca- lizador de vórtice).
[0068] Os tipos de hidrociclones que podem ser úteis nas modali- dades da presente invenção incluem hidrociclones cônicos ou hidroci- clones de fundo plano. Os hidrociclones cônicos com uma gama de diferentes inclinações de cone podem ser adequados para uso na pre- sente invenção. A inclinação do cone pode ser selecionada com base nos rejeitos a serem removidos de água . Em algumas modalidades, a unidade de separação hidrociclônica pode incluir uma combinação de dois ou mais tipos diferentes de hidrociclones.
[0069] Além disso, a configuração do localizador de vórtice do hi- drociclone pode ser selecionada com base no tipo de rejeito e na loca- lização do sistema (e o local de disposição para o resíduo de rejeito empilhável) de modo a fornecer um desempenho de remoção de água adequado. A queda de pressão e a eficiência de separação podem ser afetadas pela profundidade do localizador de vórtice. Em algumas mo- dalidades, pode ser desejável selecionar um localizador de vórtice mais longo do que aquele selecionado para processos de classificação típicos usando um hidrociclone. Da mesma forma, a configuração da torneira é baseada no tipo de rejeito e na localização de forma a pro- porcionar um desempenho de remoção de água adequado. Métodos de otimização do localizador de vórtice e/ou espigão serão evidentes para aqueles versados na técnica em vista da presente divulgação.
[0070] A entrada de alimentação do hidrociclone é adaptada para fornecer a entrada para a câmara de separação do hidrociclone, e o arranjo é tal que o material pesado (por exemplo, mais denso e mais grosso) tende a migrar em direção à parede externa da câmara e em direção e para fora através a saída de subfluxo localizada centralmen- te. O material mais leve (menos denso ou com tamanho de partícula mais fino) migra em direção ao eixo central da câmara e sai através da saída de transbordamento. Na presente invenção, o, ou cada, estágio de separação hidrociclônica separa uma entrada em um subfluxo par- cialmente removido de água e um transbordamento rico em água.
[0071] Em modalidades com dois ou mais estágios de separação hidrociclônica, a entrada do primeiro estágio compreende os rejeitos, enquanto o transbordamento rico em água de cada estágio anterior ao estágio final é uma entrada para o próximo estágio adjacente.
[0072] O ponto de descarga de transbordamento de cada hidroci- clone é tipicamente conectado à atmosfera para evitar que qualquer contrapressão, ou igualmente vácuo, seja gerado, pois isso pode afe- tar adversamente o desempenho do hidrociclone. Ou seja, após cada hidrociclone há uma quebra de pressão para garantir que o desempe- nho desse hidrociclone não seja afetado pela(s) exigência(s) de pres- são a jusante. Consequentemente, após cada hidrociclone, há tipica- mente um tanque de transbordamento para o qual o transbordamento é alimentado. Cada tanque de transbordamento é geralmente um tan- que agitado. O transbordamento rico em água é então bombeado do tanque de transbordamento para o próximo estágio do processo. Quando o transbordamento é o transbordamento final rico em água, esta próxima etapa é separar o transbordamento final rico em água, por centrifugação, em um fluxo de água recuperado e um resíduo de baixo nível de água.
[0073] Em modalidades com dois ou mais estágios de separação hidrociclônica, pode haver pelo menos um tanque de transbordamento no qual o transbordamento é alimentado entre cada estágio. Em mo-
dalidades onde há dois ou mais hidrociclones em um estágio, os hi- drociclones podem alimentar o transbordamento rico em água em um tanque de transbordamento comum a todos os hidrociclones do está- gio. Em algumas modalidades, dois ou mais hidrociclones podem compartilhar um tanque de transbordamento. Em algumas modalida- des, pode haver um tanque de transbordamento para cada hidrociclo- ne do estágio de separação hidrociclônica.
[0074] O subfluxo parcialmente removido de água de, ou cada, estágio de separação hidrociclônica pode ser de até 80% em peso de sólidos. Por exemplo, o teor de sólidos pode ser até, ou exceder, 75% em peso. O subfluxo parcialmente removido de água pode ser de cer- ca de 70-80% em peso de sólidos, tal como 74-80% em peso. Nor- malmente, o teor de sólidos será de pelo menos 70% em peso. O teor de sólidos do subfluxo parcialmente removido de água dependerá do teor de sólidos desejado do resíduo de rejeito empilhável. Além disso, o teor de sólidos que pode ser alcançado durante a separação hidroci- clônica será afetado pela distribuição de tamanho de partícula (PSD), mineralogia, forma, carga superficial e gravidade específica dos rejei- tos.
[0075] Em geral, pode ser desejável obter um subfluxo com um teor de sólidos o mais alto possível. Por conseguinte, para o primeiro aspecto, é tão desejável obter um subfluxo com um teor de sólidos próximo quanto possível do teor de sólidos alvo para o resíduo de re- jeito empilhável. Em algumas modalidades, como observado acima, a separação hidrociclônica por si só pode não remover água de adequa- damente os rejeitos para produzir um resíduo empilhável de rejeitos. Consequentemente, o método da invenção pode utilizar a separação por centrifugação para produzir um resíduo de baixo teor de água com um teor de água inferior ao teor de umidade alvo para o resíduo de rejeito empilhável.
[0076] Para o segundo aspecto, pode ser desejável obter um sub- fluxo com um teor de sólidos o mais próximo possível do teor de sóli- dos alvo para o resíduo de rejeito removido de água. Em certas aplica- ções, a separação hidrociclônica por si só pode não remover água de adequadamente os rejeitos para produzir o resíduo de rejeitos removi- do de água desejado. Alternativamente, a separação hidrociclônica por si só pode não atingir taxas de recuperação de sólidos que sejam altas o suficiente. Ou seja, a separação hidrociclônica por si só pode não separar adequadamente os sólidos da água nos rejeitos para atingir o nível desejado de recuperação de água e o nível desejado de volume de resíduo de rejeitos. Consequentemente, o método do segundo as- pecto da invenção pode utilizar a separação por centrifugação para produzir um resíduo de baixo teor de água com um teor de água mais baixo do que o teor de umidade alvo para o resíduo de rejeito removi- do de água e um fluxo de água recuperado.
[0077] O teor de sólidos do subfluxo parcialmente removido de água de cada estágio de separação hidrociclônica pode ser substanci- almente o mesmo ou pode ser materialmente diferente. Em algumas modalidades, o teor de sólidos do subfluxo parcialmente removido de água do segundo (e qualquer subsequente) estágio pode ser menor do que o teor de sólidos do subfluxo parcialmente removido de água do primeiro estágio de separação hidrociclônica. Por exemplo, o subfluxo parcialmente removido de água do primeiro estágio de separação hi- drociclônica pode ser de cerca de 80% em peso, e o subfluxo parcial- mente removido de água do segundo (e qualquer estágio subsequen- te) pode ser de cerca de 70% em peso. Normalmente, o teor de sóli- dos do subfluxo parcialmente removido de água do segundo (e qual- quer subsequente) estágio seria menor do que o teor de sólidos do subfluxo parcialmente removido de água do primeiro estágio, uma vez que o segundo (e qualquer estágio subsequente) está tratando o transbordamento de a etapa anterior, que apresenta um teor de umi- dade superior ao dos rejeitos originais. No entanto, em algumas moda- lidades, os hidrociclones do segundo (e qualquer subsequente) estágio podem ser diferentes daqueles do primeiro estágio e capazes de pro- duzir um subfluxo parcialmente removido de água com um conteúdo de sólidos mais alto. Por exemplo, os hidrociclones do segundo (e qualquer subsequente) estágio podem ser menores e maiores em nú- mero do que o(s) hidrociclone(s) do primeiro estágio.
[0078] Será apreciado que, embora o subfluxo parcialmente remo- vido de água de cada estágio de separação hidrociclônica possa não ser removido de água o suficiente para ser um resíduo de rejeito empi- Ihável, o subfluxo parcialmente removido de água pode ser altamente removido de água. Este subfluxo altamente removido de água pode ser um produto útil por si só. Em algumas modalidades, alguns ou to- dos de um ou mais dos subfluxos parcialmente removidos de água de um ou mais estágios de separação hidrociclônica podem ser coletados como um produto altamente removido de água. Assim, em algumas modalidades do primeiro e segundo aspectos, em que há dois ou mais estágios de separação hidrociclônica, pelo menos alguns dos um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água de uma da pluralidade de estágios de separação hidrociclônica são coletados como um alta- mente removido de água produtos. Em algumas modalidades, é forne- cido um sistema em que uma das subunidades da unidade de separa- ção hidrociclônica possui uma linha de produtos configurada para cole- tar pelo menos alguns dos um ou mais subfluxos parcialmente removi- dos de água como um produto altamente removido de água. Por exemplo, em algumas modalidades, pelo menos alguns dos subfluxos parcialmente removidos de água do primeiro estágio de separação hi- drociclônica podem ser coletados como um produto altamente removi- do de água. Em algumas modalidades, o produto altamente removido de água do subfluxo do primeiro estágio de separação hidrociclônica pode ter uma distribuição de tamanho de partícula e conteúdo de sóli- dos que significa que ele possui as características de um resíduo de rejeito empilhável. Ou seja, em algumas modalidades, pode ser um resíduo de rejeito empilhável.
[0079] Conforme usado neste documento, um "produto altamente removido de água " inclui produtos com um teor de sólidos de pelo menos 72% em peso de sólidos, tal como entre 78% em peso e 80% em peso de sólidos. Em algumas modalidades, o produto altamente removido de água pode ser bombeável.
[0080] O transbordamento rico em água do, ou de cada, estágio de separação hidrociclônica pode ser de até 17% em peso de sólidos. Por exemplo, o transbordamento rico em água pode ser de cerca de 10-17% em peso de sólidos, como 14-17% em peso. Normalmente, o conteúdo de sólidos será de no máximo 17% em peso. Embora um transbordamento rico em água com um maior teor de sólidos possa ser separado por centrifugação, normalmente a separação hidrociclô- nica não produzirá um transbordamento final rico em água com um teor de sólidos acima de cerca de 17% em peso.
[0081] O teor de sólidos do extravasamento rico em água de cada estágio de separação hidrociclônica pode ser substancialmente o mesmo ou pode ser materialmente diferente. Em algumas modalida- des, o teor de sólidos do transbordamento rico em água do segundo (e qualquer subsequente) estágio pode ser menor do que o teor de sóli- dos do transbordamento rico em água do primeiro estágio de separa- ção hidrociclônica. Por exemplo, o transbordamento rico em água do primeiro estágio de separação hidrociclônica pode ser de cerca de 12% em peso, e o transbordamento rico em água do segundo (e qual- quer estágio subsequente) pode ser de cerca de 7% em peso.
[0082] Em operação normal, os hidrociclones desenvolvem uma coluna de ar central (núcleo de ar). A coluna de ar é estabelecida as- sim que o fluido no eixo do hidrociclone atinge uma pressão abaixo da pressão atmosférica. Esta coluna de ar se estende da saída de subflu- xo à saída de transbordamento e simplesmente conecta o ar imedia- tamente abaixo do hidrociclone com o ar no topo. A estabilidade e a área da seção transversal do núcleo de ar podem ser um fator impor- tante na influência das condições de vazão inferior e descarga exces- siva.
[0083] Em algumas modalidades, a estabilidade da operação do hidrociclone pode ser interrompida pelo colapso da coluna de ar devi- do à "sobrealimentação" do hidrociclone, resultando em um processo de separação ineficaz, pelo qual um excesso de particulados finos sa- em pela saída inferior ou saem de particulados mais grossos através da saída superior. No entanto, para algumas outras modalidades, o desenvolvimento da coluna de ar interna pode ser irrelevante para o desempenho de remoção de água. De fato, em algumas modalidades, o desenvolvimento de uma coluna de ar pode ser indesejável. Para algumas modalidades, pode ser vantajoso operar o hidrociclone a uma taxa de alimentação e pressão de entrada muito mais altas do que se- ria normalmente utilizado, pois isso pode resultar em melhorias na re- moção de água.
[0084] No terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de produção de um produto altamente removido de água , compreendendo: alimentar uma pasta ou pasta aquosa, a referida pas- ta aquosa ou pasta compreendendo material sólido particulado, a um hidrociclone a uma alta pressão de entrada de alimentação; e subme- ter a pasta aquosa ou pasta a separação hidrociclônica para produzir um subfluxo e um transbordamento, sendo o referido subfluxo um pro- duto altamente removido de água. Será apreciado que a pasta aquosa ou pasta podem ser rejeitos ou um transbordamento de um estágio de separação hidrociclônica anterior. Alternativamente, este método de remoção de água pode ser usado com outros tipos de pastas aquosas ou pastas que não são derivadas de rejeitos.
[0085] Outra forma de operação que é tipicamente considerada instável é conhecida como "enrolamento", em que a taxa de sólidos sendo descarregados através da saída inferior aumenta a um ponto onde o núcleo de ar interno colapsa e a saída inferior descarrega um fluxo grosso em forma de sólidos grosseiros. No entanto, em algumas modalidades da presente invenção, operar um ou mais dos hidrociclo- nes a uma alta taxa de descarga de subfluxo pode ainda fornecer um subfluxo parcialmente removido de água adequado para uso na pro- dução de um resíduo de rejeito empilhável. Devido ao alto teor de sóli- dos do subfluxo, pode haver alguma sedimentação de sólidos na pa- rede do hidrociclone antes que o subífluxo seja emitido da torneira, le- vando ao enrolamento.
[0086] Em algumas modalidades do terceiro aspecto, o hidrociclo- ne é configurado para produzir, em uso a uma pressão normal, uma coluna de ar interna e a alta pressão de entrada de alimentação é tal que há pelo menos um colapso parcial da coluna de ar interna.
[0087] Em geral, o desempenho de remoção de água do hidroci- clone pode melhorar com o aumento da pressão de entrada de alimen- tação, mesmo se essa pressão for tal que a coluna de ar interna entre em colapso. A pressão de entrada de alimentação para o, ou cada, hidrociclone pode ser de até 1,5 MPa ou mais. A pressão de entrada da alimentação pode ser de até 1 MPa ou mais. Em algumas modali- dades, a pressão de entrada de alimentação pode ser 0,5 MPa ou mais, por exemplo, a pressão de entrada de alimentação pode ser 0,5- 1 MPa.
[0088] Em algumas modalidades, a alta pressão de entrada de alimentação é de pelo menos 0,75 MPa, ou de cerca de 0,9 MPa a cerca de 1,2 MPa, tal como cerca de 1,0 MPa a cerca de 1,1 MPa.
[0089] Em algumas modalidades da presente invenção, a taxa de fluxo dos rejeitos na unidade de separação hidrociclônica pode ser ajustada para garantir que a quantidade de sólidos alimentados, por unidade de tempo, a pelo menos o primeiro hidrociclone da unidade de separação hidrociclônica seja mantida constante. Se a densidade dos rejeitos aumentar, os rejeitos podem ser ajustados, por exemplo, sen- do diluídos com água, antes de serem alimentados para o estágio de separação hidrociclônica de modo que tanto o fluxo de volume quanto a quantidade de sólidos alimentados no hidrociclone por unidade de tempo permaneçam constantes. Ou seja, a vazão dos rejeitos pode ser reduzida, mas isso pode ser compensado pela adição de água ao fluxo de entrada. Se a densidade dos rejeitos diminuir, o influxo de vo- lume pode ser aumentado a tal ponto que a quantidade de sólidos ali- mentados no hidrociclone por unidade de tempo permaneça constante.
[0090] Os hidrociclones podem ser usados para separação por tamanho das partículas sólidas suspensas (por exemplo, classificação) ou por densidade de partícula. Assim, cada um dentre o transborda- mento rico em água e o subfluxo parcialmente removido de água de um estágio da separação hidrociclônica pode ter uma faixa mais estrei- ta de tamanhos de partícula ou uma variação menor nos tamanhos de partícula do que a entrada para esse estágio. Cada um dentre o trans- bordamento rico em água e o subfluxo parcialmente removido de água de um estágio da separação hidrociclônica pode ter tamanho de partí- cula médio diferente daquele da entrada para aquele estágio. O trans- bordamento rico em água de um estágio da separação hidrociclônica pode ter um tamanho médio de partícula menor (mais fino) do que o subfluxo parcialmente removido de água desse estágio. Assim, à me- dida que cada estágio da separação hidrociclônica é concluído, trans- bordamentos ricos em água com tamanhos de partícula médios pro-
gressivamente menores podem ser produzidos. Por conseguinte, a entrada para a unidade de centrifugação pode ter um tamanho médio de partícula menor do que a entrada para qualquer um dos estágios de separação hidrociclônica.
[0091] Em algumas modalidades, o subfluxo parcialmente removi- do de água do primeiro estágio pode ter um tamanho médio de partí- cula mais grosso do que os rejeitos. Devido a este tamanho médio de partícula mais grosso, pode ser vantajoso coletar parte ou todo o ex- cesso parcialmente removido de água do primeiro estágio como um produto altamente removido de água. A distribuição de tamanho de partícula do produto altamente removido de água coletado do primeiro estágio pode ser suficientemente grosseira para drenar a água rapi- damente causando a ligação entre partículas. Como resultado, em al- gumas modalidades, o produto altamente removido de água pode ser um resíduo de rejeito empilhável. O produto altamente removido de água pode ter um teor de umidade e distribuição de tamanho de partí- cula tornando-o adequado para uso na construção de aterros de insta- lações de armazenamento de rejeitos ou outras estruturas de retenção para barragens. Em algumas modalidades, o produto altamente remo- vido de água pode ter uma distribuição de tamanho de partícula de modo que apenas 15-20% das partículas sejam menores que 75 um. Em algumas modalidades, o produto altamente removido de água po- de atender aos requisitos do Regulamento Chileno para a Aprovação de Projeto, Construção, Operação e Projetos de Fechamento de De- pósitos de Rejeitos (Decreto Supremo Nº 248, Reglamento Para La Aprobación De Proyectos De Disefo, Construcción, Operación Y Cier- re De Los Depósitos De Relaves, Ministerio De Minería, Publicado En EI Diario Oficial El 11 De Abril De 2007) para uso na construção de paredes ou aterros de instalações de armazenamento de rejeitos.
[0092] O produto altamente removido de água pode ser útil para a produção de materiais de construção. Devido à distribuição de tama- nho de partícula relativamente grossa, em aplicações de material de construção, o produto altamente removido de água pode apenas pre- cisar ser combinado com baixos níveis de material cimentício para atingir a resistência necessária para essa aplicação. Assim, o produto altamente removido de água pode ser útil para a produção de concreto projetado, concreto, estradas, blocos de construção e/ou tijolos.
[0093] Além disso, ao remover uma proporção da fração mais grossa de partículas por meio da coleta de parte ou todo o subfluxo parcialmente removido de água do primeiro estágio como um produto altamente removido de água , as partículas no resíduo de rejeito re- movido de água ou resíduo de rejeito empilhável serão, em média, me- lhor. A distribuição de partículas mais finas no resíduo de rejeito remo- vido de água ou resíduo de rejeito empilhável pode ser vantajosa para a consolidação do resíduo de rejeito removido de água ou resíduo de rejeito empilhável. À medida que as partículas se tornam mais finas, a proporção entre a área de superfície e o volume aumenta. A atração entre as partículas pode se tornar mais forte à medida que a área de superfície específica das partículas aumenta na mesma concentração de sólidos. Com o aumento da área de superfície, a capacidade do resíduo de reter água nos interstícios aumenta, de modo que há uma quantidade limitada de água disponível para a fluidez do resíduo. Con- sequentemente, conforme a distribuição do tamanho das partículas se torna mais fina, o resíduo pode se tornar mais rígido.
[0094] A distribuição do tamanho de partícula pode afetar o grau de remoção de água que é necessário para produzir um resíduo de rejeito empilhável. Por exemplo, onde as partículas no subfluxo parci- almente removido de água são relativamente grossas, há uma maior relação de massa para área de superfície e o subfluxo pode ser fluen- te, mesmo em altas concentrações de sólidos. Por exemplo, em algu-
mas modalidades, subfluxos com cerca de 80% em peso de sólidos, como cerca de 78% em peso de sólidos, e uma distribuição de partícu- las grossas pode ter fluidez suficiente para ser bombeável. Por outro lado, um subfluxo (ou um resíduo de baixo teor de água da centrífuga) com cerca de 80% em peso de sólidos, como cerca de 78% em peso de sólidos, e com uma distribuição de tamanho de partícula fina pode ser um resíduo de rejeito empilhável que é muito rígido para bombear. Distribuições de partículas grossas podem ter um d100 de <1000 um (por exemplo, <600 um) e um d50 de <150 um (por exemplo, <100 um ou <70 um). Distribuições de partículas finas podem ter um d100 de <100 um (por exemplo, <75 um ou <35 um) e um d50 de <10 um (por exemplo, <8 um ou <6 um).
[0095] Assim, em algumas modalidades, coletar parte ou todo o transbordamento parcialmente removido de água de, pelo menos, o primeiro estágio como um produto altamente removido de água pode ser usado para ajustar a distribuição de tamanho de partícula do resí- duo de rejeito removido de água ou do resíduo de rejeito empilhável formado a partir dos fluxos de processo. Ao ajustar a distribuição de tamanho de partícula que é usada para preparar o resíduo de rejeito removido de água ou o resíduo de rejeito empilhável, o resíduo pode ter uma distribuição de tamanho de partícula mais fina. Como resulta- do, em algumas modalidades, o resíduo de rejeito empilhável pode ter um teor de sólidos mais baixo do que o subfluxo parcialmente removi- do de água do primeiro estágio de separação hidrociclônica, mas ser mais rígido como resultado da distribuição de partículas mais finas.
[0096] Em geral, conforme a distribuição do tamanho de partícula de uma corrente de processo torna-se mais fina, a água pode se sepa- rar menos prontamente dos sólidos de modo a produzir um subfluxo ou um resíduo de baixo teor de água com um teor de sólidos muito al- to.
[0097] Em modalidades onde dois ou mais estágios de separação hidrociclônica são usados, o primeiro estágio de separação hidrociclô- nica pode recuperar até 42% ou mais, por exemplo, até 60% ou mais, tal como até cerca de 75%, dos sólidos totais nos rejeitos no subfluxo parcialmente removido de água. A separação hidrociclônica do segun- do (ou qualquer estágio subsequente) pode recuperar uma porcenta- gem menor dos sólidos da entrada naquele estágio (ou seja, o trans- bordamento rico em água do estágio anterior). Por exemplo, o hidroci- clone do segundo (ou qualquer estágio subsequente) pode recuperar cerca de 10-50% dos sólidos da entrada nesse estágio. Do transbor- damento final rico em água, a centrífuga pode recuperar até 96% (ou mais) dos sólidos no resíduo de baixo teor de água.
[0098] Além disso, conforme descrito acima, em algumas modali- dades, o teor de sólidos do subfluxo parcialmente removido de água do segundo (e qualquer subsequente) estágio pode ser menor do que o teor de sólidos do subfluxo parcialmente removido de água do pri- meiro estágio de separação hidrociclônica.
[0099] Em algumas modalidades, o gás é injetado em um ou mais dos hidrociclones. O gás pode ser usado para aumentar a aceleração das partículas. A aceleração das partículas pode aumentar a separa- ção das partículas da água. Além disso, ou alternativamente, sem es- tar limitado pela teoria, o gás pode criar um tampão no hidrociclone que possibilite uma melhor separação.
[00100] A admissão de gás na câmara de hidrociclone pode reduzir qualquer uma ou cada uma da quantidade de água e a quantidade de partículas finas que são carregadas na corrente de subfluxo, em vez de na corrente de transbordamento. Além disso, a injeção de gás em um hidrociclone pode reduzir o tamanho médio de corte de partícula (d50%) na corrente de transbordamento, como consequência de mais partículas finas reportarem à corrente de transbordamento. O gás inje-
tado pode ser ar.
[00101] A injeção de gás pode estar associada a um aumento no teor de sólidos do subfluxo parcialmente removido de água de até dois (2) pontos percentuais em peso. O efeito da injeção de gás na compo- sição de subfluxo pode diferir dependendo da distribuição do tamanho de partícula da entrada no hidrociclone. Quando a entrada possui uma distribuição de partículas grosseiras, como d100 de <600 um e um d50 de <70 um, a injeção de gás na entrada grosseira pode melhorar a concentração, mas não a recuperação. Em contraste, quando a entra- da possui uma distribuição de partículas finas, como d100 de <35 um e um d50 de <6 um, a injeção de gás na entrada fina pode melhorar a recuperação, mas não a concentração de sólidos. Ou seja, mais sóli- dos totais serão recuperados, mas mais água também será transpor- tada para o subfluxo. A injeção de gás pode estar associada a um au- mento na recuperação de sólidos no subfluxo parcialmente removido de água de até dez (10) pontos percentuais. Em alguns casos, o au- mento na recuperação pode estar associado a uma diminuição na concentração de sólidos. Por conseguinte, o nível de injeção de gás pode precisar ser ajustado de acordo com a composição da entrada de modo a fornecer níveis preferenciais de recuperação, bem como a concentração de sólidos, no subfluxo.
[00102] Em algumas modalidades, o gás é injetado nos rejeitos de modo que um rejeito e uma mistura de gás sejam alimentados ao hi- drociclone. Por exemplo, a corrente de rejeitos pode ser transportada ao longo de uma linha incluindo um bocal de injeção de gás. Em algu- mas modalidades, o ar é injetado antes do flange de entrada do hidro- ciclone. Os bocais de injeção de gás adequados podem ser um anel de ar. Por exemplo, o bocal de injeção de gás pode ser um anel de ar do tipo tipicamente usado em aplicações de concreto projetado. Em algumas modalidades, o ar é injetado usando um anel de ar em torno da periferia do tubo de distribuição com uma pluralidade de orifícios através da parede do tubo. O gás pode ser injetado imediatamente an- tes dos rejeitos e da mistura de gás serem alimentados no hidrociclo- ne. Em outras modalidades, o gás pode ser injetado ainda mais a montante da separação hidrociclônica.
[00103] Em algumas modalidades, o gás pode ser injetado direcio- nado na câmara do hidrociclone.
[00104] Um hidrociclone adequado para uso em modalidades onde o gás é injetado na câmara do hidrociclone pode ser o hidrociclone descrito no Pedido de Patente Internacional POT/AU2017/050950 (pu- blicado como Publicação de Patente Internacional WO 2018/039742), cujos conteúdos são incorporados por referência.
[00105] O gás normalmente será injetado a uma pressão maior do que a pressão de entrada de alimentação. Em algumas modalidades, até 60mº/hr de gás pode ser injetado no hidrociclone, tal como até 48mº?/hr, até 30mº?/hr, mais de 18mº/hr, mais de 15mº?/hr ou mais de 10m?/hr. Por exemplo, no terceiro aspecto da invenção, o método pode compreender injetar gás na pasta aquosa ou pasta, antes da pasta aquosa ou pasta ser alimentada ao hidrociclone, a uma pressão mais alta do que a alta pressão de entrada de alimentação. A injeção de gás pode compreender a injeção de mais de 18m?/hr de gás na pasta aquosa ou pasta. A injeção de gás compreende a injeção de até 30mº?/hr, como até 6O0mº/hr, de gás na pasta aquosa ou pasta.
[00106] Em algumas modalidades, um coagulante e/ou floculante pode ser injetado no hidrociclone. Em algumas modalidades, os rejei- tos podem ser misturados com um coagulante e/ou floculante antes de serem alimentados ao hidrociclone. O coagulante e/ou floculante pode promover a aglomeração de partículas dos sólidos e facilitar a separa- ção de sólidos da água, aumentando assim a concentração de sólidos transportados para a corrente de subfluxo parcialmente desidratada.
[00107] Em modalidades onde a injeção de gás é usada junto com coagulante e/ou floculação, o coagulante e/ou floculante pode ser mis- turado com os rejeitos ao mesmo tempo, ou antes, do gás ser injetado. Por exemplo, o coagulante e/ou floculante pode ser injetado na corren- te de rejeitos ao mesmo tempo em que o gás é injetado na corrente de rejeitos. Em algumas outras modalidades, pode ser desejável misturar os rejeitos com um coagulante e/ou floculante primeiro para permitir que flocos ou agregações coaguladas se formem antes de o gás ser injetado.
[00108] Em algumas modalidades, um tensoativo pode ser injetado no hidrociclone. O tensoativo pode ser um tensoativo aniônico, catiôni- co ou não iônico. Em algumas modalidades, os rejeitos (ou o transbor- damento de um estágio de separação hidrociclônica anterior) podem ser misturados com um tensoativo antes de serem alimentados ao hi- drociclone. O tensoativo pode ser usado em conjunto com o coagulan- te e/ou floculante. Em algumas modalidades, o tensoativo pode ser adicionado antes do coagulante e/ou floculante. Em algumas modali- dades, pode haver co-adição do tensoativo e do coagulante e/ou flocu- lante. Sem ser limitado pela teoria, o tensoativo pode ser útil para pré- umedecer a superfície das partículas dispersas nos rejeitos (ou o transbordamento de um estágio de separação hidrociclônica anterior) ou para induzir uma carga na superfície da partícula, permitindo assim que as partículas sejam atraídas pelo floculante e/ou coagulante. Al- ternativamente ou adicionalmente, sem estar limitado pela teoria, o tensoativo pode auxiliar na dispersão do floculante e/ou coagulante nos rejeitos (ou o transbordamento de um estágio de separação hidro- ciclônica anterior). O coagulante e/ou floculante é então mais facilmen- te capaz de induzir a coagulação, agregação ou floculação.
[00109] Após a fase de separação hidrociclônica, o transbordamen- to final rico em água é separado, por centrifugação, em um fluxo de água recuperado e um resíduo de baixo nível de água. Em algumas modalidades, o resíduo de baixo teor de água pode ser uma polpa.
[00110] No sistema da presente invenção, a unidade de centrifuga- ção compreende pelo menos uma centrífuga. Onde houver duas ou mais centrífugas na unidade, as centrífugas podem ser conectadas em paralelo. Por exemplo, duas ou mais centrífugas podem ser conecta- das em paralelo para atingir o rendimento volumétrico desejado para o sistema.
[00111] Normalmente, os tipos de centrífugas que são úteis nas modalidades da presente invenção são centrífugas de cuba sólida. Se uma centrífuga de cuba sólida for usada, ela pode ser uma centrífuga de cuba sólida cônica, cilíndrica ou cilíndrica-cônica. Se uma centrífu- ga de tigela sólida for usada, pode ser uma centrífuga de tigela sólida vertical ou horizontal. Em algumas modalidades, a unidade de centri- fugação pode incluir uma combinação de dois ou mais tipos diferentes de centrífuga.
[00112] Geralmente, em uma centrífuga de cuba sólida, o transbor- damento final rico em água é introduzido no conjunto da câmara de alimentação ao longo do eixo longitudinal da centrífuga. O transbor- damento rico em água é descarregado do conjunto da câmara de ali- mentação para o recipiente. Enquanto o transbordamento final rico em água entra em contato com a parede giratória da tigela e atinge a ve- locidade máxima, as forças centrífugas fazem com que os sólidos se assentem para fora do transbordamento e se separem do líquido (prin- cipalmente água) do transbordamento final rico em água.
[00113] O ponto ao longo da centrífuga em que o transbordamento rico em água é produzido a partir do conjunto da câmara de alimenta- ção e o interior da cuba pode ser selecionado para fornecer a separa- ção centrífuga desejada. Além disso, o comprimento da cuba, o ângulo de afunilamento de qualquer cone e/ou diâmetro de descarga podem ser selecionados com base no desempenho de separação desejado de modo a fornecer uma centrífuga que é configurada adequadamente para uso na presente invenção.
[00114] Os sólidos que se acumulam na parede interna da cuba podem ser transportados para uma extremidade da centrífuga por uma espiral, que gira a uma velocidade diferente da cuba. Os sólidos são finalmente transportados para fora do tanque da centrífuga que tam- bém inclui o líquido (principalmente água) separado do transborda- mento rico em água, antes de serem descarregados da cuba como o resíduo de baixo teor de água. A seção da centrífuga ao longo da qual os sólidos são transportados pela espiral para fora do tanque pode ser referida como a seção de secagem da centrífuga.
[00115] A força centrífuga exercida sobre os sólidos pode comprimi- los para liberar água e produzir o teor de sólidos desejado no resíduo de baixo teor de água. O líquido descarregado da centrífuga é o fluxo de água recuperado. Normalmente, o fluxo de água recuperado será descarregado na extremidade oposta da centrífuga para o resíduo de baixo teor de água.
[00116] Em algumas modalidades, a corrente de água recuperada terá 1% em peso de sólidos ou menos. O teor de sólidos da corrente de água recuperada (ou seja, a clareza da corrente de água recupera- da), bem como o teor de sólidos do resíduo de baixo teor de água, se- rá influenciado pela velocidade de rotação da centrífuga e consequen- te força centrífuga gerada. Quanto mais rápido a cuba gira, maior será a foça centrífuga, e quanto maior a compactação dos sólidos para re- mover o líquido deles, melhorando assim a separação de sólidos do líquido para remover água de os sólidos do transbordamento final rico em água.
[00117] Além disso, a profundidade do tanque também pode afetar a clareza do fluxo de água recuperado e o teor de sólidos do resíduo de baixo teor de água. Conforme a profundidade do tanque aumenta, o volume do líquido e, portanto, o tempo de residência gasto pelo líquido na centrífuga podem aumentar. Isso pode melhorar o esclarecimento do fluxo de água recuperado. No entanto, com o aumento da profundi- dade do tanque, o tamanho da seção de secagem da cuba pode ser reduzido. Como resultado, os sólidos passam menos tempo fora do tanque. Isso pode resultar em uma redução no desempenho de remo- ção de água e um aumento no teor de umidade do resíduo de baixo teor de água.
[00118] Em algumas modalidades, a centrífuga inclui discos de bar- reira ou placas de barreira que podem ser ajustados para selecionar a profundidade da lagoa da centrífuga. Em algumas modalidades, os discos de barreira ou placas de barreira podem ser ajustados para mi- nimizar a profundidade da lagoa e maximizar a seção de secagem da centrífuga.
[00119] A clareza da corrente de água recuperada pode ser tal que ela possa ser diretamente reutilizada no processo que gerou os rejei- tos, sem a necessidade de qualquer clarificação, filtragem ou purifica- ção ainda.
[00120] A diferença entre a velocidade de rotação da cuba e da es- piral pode influenciar o conteúdo de sólidos do resíduo de baixo teor de água. À medida que a velocidade da espiral é reduzida, em relação à velocidade da cuba, o teor de sólidos do resíduo de baixo teor de água pode aumentar à medida que aumentos no tempo de residência podem maximizar a compactação dos sólidos dentro da centrífuga.
[00121] A configuração da espiral também pode influenciar o teor de sólidos do resíduo de baixo teor de água. O ângulo de rolagem é a distância entre as lâminas de rolagem de uma volta helicoidal, ou seja, o movimento de avanço executado pela rolagem durante uma rotação. Consequentemente, o ângulo de rolagem influencia como os sólidos são transportados pela espiral e o tempo de residência na centrífuga para uma determinada velocidade de rotação da espiral. Assim, as re- duções no ângulo de rolagem podem aumentar o tempo de residência na centrífuga. Aumentos no tempo de residência podem aumentar a quantidade de líquido separado dos sólidos. Consequentemente, con- forme o ângulo de rolagem diminui, o teor de sólidos do resíduo de baixo teor de água pode aumentar.
[00122] A taxa de alimentação, em particular a quantidade de sóli- dos alimentados por unidade de tempo, também pode ter um efeito sobre o teor de sólidos do resíduo de baixo teor de água. À medida que a quantidade de sólidos alimentados por unidade de tempo au- menta, pode ser necessário aumentar a velocidade da espiral de modo a remover os sólidos do recipiente a uma taxa adequada. Isso pode reduzir o tempo de residência dos sólidos na cuba e, consequente- mente, reduzir a quantidade de líquido separado dos sólidos. Conse- quentemente, à medida que a quantidade de sólidos alimentados por unidade de tempo aumenta, o teor de sólidos do resíduo de baixo teor de água pode diminuir.
[00123] A separação hidrociclônica inicial separa alguns dos sólidos dos rejeitos nos subfluxos parcialmente removidos de água . Ao fazer isso, a separação hidrociclônica inicial reduz a quantidade de sólidos que são alimentados para a centrífuga. A quantidade reduzida de sóli- dos na unidade de centrifugação pode permitir que a centrífuga opere com uma alta eficiência de remoção de água , permitindo que uma ta- xa de alimentação desejável de sólidos seja usada. Em algumas mo- dalidades, a quantidade de sólidos alimentados para a centrífuga é limitada a menos de 50% dos sólidos totais dos rejeitos. Preferencial- mente, os sólidos alimentados à centrífuga são limitados a menos de 20% dos sólidos totais dos rejeitos.
[00124] Em algumas modalidades da presente invenção, a taxa de fluxo do transbordamento final rico em água na unidade de centrifuga- ção pode ser ajustada para garantir que a quantidade de sólidos ali- mentados, por unidade de tempo, seja mantida constante. Se o teor de sólidos do transbordamento final rico em água aumenta, o influxo de volume pode ser reduzido a tal ponto que a quantidade de sólidos ali- mentados na unidade de centrifugação, por unidade de tempo, perma- nece constante e vice-versa.
[00125] Será apreciado que o método da presente invenção é fre- quentemente executado continuamente. Assim, a taxa de alimentação do transbordamento final rico em água na centrífuga pode ser determi- nada pela taxa na qual o transbordamento final rico em água é produ- zido pelo estágio final de separação hidrociclônica. A operação da se- paração hidrociclônica depende da taxa de alimentação dos rejeitos e dos parâmetros operacionais dos hidrociclones. Por conseguinte, a entrada de rejeitos e a operação da separação hidrociclônica, bem como a operação da centrífuga, podem ser ajustadas de modo que um resíduo de rejeito empilhável (no primeiro aspecto da invenção) (um resíduo de rejeito removido de água no segundo aspecto da invenção) podem ser produzidos continuamente.
[00126] Em algumas modalidades, um floculante e/ou coagulante pode ser injetado na centrífuga. O floculante e/ou coagulante pode promover a aglomeração de partículas dos sólidos e facilitar a separa- ção de sólidos da água no transbordamento rico em água, aumentan- do assim a concentração de sólidos no resíduo de baixo teor de água. O uso de um floculante e/ou coagulante pode ser particularmente de- sejável quando é desejável maximizar a recuperação de sólidos no resíduo de baixo teor de água e maximizar a clareza da corrente de água recuperada. Em algumas modalidades, é preferível usar um flo- culante. Por exemplo, em algumas modalidades, o teor de sólidos sem um floculante, a corrente de água recuperada pode ter um teor de sóli-
dos de até 8% em peso e, com um floculante, a corrente de água re- cuperada pode ter um teor de sólidos inferior a 0,5% em peso.
[00127] Em algumas modalidades, um tensoativo pode ser injetado na centrífuga. O tensoativo pode ser um tensoativo aniônico, catiônico ou não iônico. Em algumas modalidades, o transbordamento rico em água do estágio final da separação hidrociclônica pode ser misturado com um tensoativo antes de ser alimentado para a centrífuga. O ten- soativo pode ser usado em conjunto com o coagulante e/ou floculante. Em algumas modalidades, o tensoativo pode ser adicionado antes do coagulante e/ou floculante. Em algumas modalidades, pode haver co- adição do tensoativo e do coagulante e/ou floculante. Sem ser limitado pela teoria, o tensoativo pode ser útil para pré-umedecer a superfície das partículas dispersas no transbordamento rico em água ou para induzir uma carga na superfície da partícula, permitindo assim que as partículas sejam atraídas pelo floculante e/ou coagulante. Alternativa- mente ou adicionalmente, sem estar limitado pela teoria, o tensoativo pode auxiliar na dispersão do floculante e/ou coagulante no extrava- samento rico em água. O coagulante e/ou floculante é então mais fa- cilmente capaz de induzir a coagulação, agregação ou floculação.
[00128] Como observado acima, o resíduo de baixo teor de água pode ter um teor de umidade mais baixo do que o, ou cada, subfluxo parcialmente removido de água da separação hidrociclônica. Conse- quentemente, o resíduo de baixo teor de água pode ter um menor teor de água do que o teor de umidade alvo para o resíduo de rejeito empi- Ihável (no primeiro aspecto da invenção) (o resíduo de rejeito removido de água no segundo aspecto da invenção). Em algumas modalidades, o resíduo de baixo teor de água pode ser de até 90% em peso, como até 85% em peso de sólidos. Por exemplo, o resíduo de baixo teor de água pode ter cerca de 80-85% em peso de sólidos. Por exemplo, o conteúdo de sólidos será de pelo menos 80% em peso.
[00129] Além disso, como observado acima, o transbordamento rico em água enviado para a centrífuga pode ter uma distribuição de partí- culas mais finas do que os rejeitos originais. À medida que a distribui- ção do tamanho de partícula se torna mais fina, a água pode ser sepa- rada menos prontamente do transbordamento rico em água, de modo que pode se tornar mais difícil produzir um resíduo de baixo teor de água com cerca de 80-90% em peso de sólidos. No entanto, além dis- so, à medida que a distribuição do tamanho de partícula se torna mais fina, o resíduo de baixo teor de água pode se tornar mais rígido, ape- sar de ter um maior teor de água. Por exemplo, em algumas modali- dades, o resíduo de baixo teor de água pode ser de apenas 60% em peso ou cerca de 60% em peso a cerca de 80% em peso, tal como cerca de 65% em peso ou cerca de 74% em peso. Em tais modalida- des, o resíduo de baixo teor de água pode ter as características de um resíduo de rejeito empilhável devido à distribuição de tamanho de par- tícula fina.
[00130] No método da presente invenção, o resíduo de baixo teor de água e pelo menos parte de um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água são misturados para produzir um resíduo de rejeito empilhável (no primeiro aspecto da invenção) (um resíduo de rejeito removido de água no segundo aspecto da invenção). Assim, o sistema da presente invenção inclui um misturador adequado para misturar o resíduo de baixo teor de água e pelo menos parte de um ou mais sub- fluxos parcialmente removidos de água para produzir um resíduo de rejeito empilhável (no primeiro aspecto da invenção) (um resíduo de rejeitos removido de água no segundo aspecto da invenção). Os mis- turadores que podem ser adequados para as modalidades da presente invenção podem ser um misturador horizontal de eixo único ou duplo ou um misturador agitador de eixo vertical.
[00131] O(s) subfluxo(s) parcialmente removido de água (s) e o re-
síduo de baixo teor de água podem ser transportados para o mistura- dor por arranjos de bomba adequados, como uma bomba de desloca- mento positivo. Alternativamente, o(s) hidrociclone(s) e a(s) centrífu- ga(s) são configurados de modo que o(s) subfluxo(s) parcialmente re- movido de água (s) e o resíduo de baixo teor de água possam cair no misturador. Em algumas modalidades, como os subfluxo(s) parcial- mente removidos de água normalmente têm um teor de umidade mais alto que o resíduo de baixo teor de água, os subfluxo(s) parcialmente removidos de água são transportados para o misturador por um arran- jo de bomba adequado e a centrífuga e o misturador são configurados de modo que o resíduo de baixo teor de água caia da centrífuga para o misturador.
[00132] No primeiro aspecto da invenção, o subfluxo(s) parcialmen- te removido de água (s) e o resíduo de baixo teor de água serão mistu- rados em proporções apropriadas para garantir que o resíduo de rejei- to resultante seja empilhável. Em algumas modalidades, o(s) subflu- xO(s) parcialmente removido de água (s) pode(m) ser até 85% do resí- duo de rejeito empilhável, tal como cerca de 80%. Por exemplo, em algumas modalidades, o subfluxo(s) parcialmente removido de água (s) pode(m) ser cerca de 70% do resíduo de rejeito empilhável ou cer- ca de 65% do resíduo de rejeito empilhável. Por conseguinte, em al- gumas modalidades, o resíduo de baixo teor de água pode ser cerca de 35% ou 30% do resíduo de rejeito empilhável. Em algumas modali- dades, o resíduo de baixo teor de água pode ser cerca de 15-20% do resíduo de rejeito empilhável.
[00133] Da mesma forma, no segundo aspecto da invenção, o(s) subfluxo(s) parcialmente removido de água (s) e o resíduo de baixo teor de água serão misturados em proporções apropriadas para garan- tir que o resíduo de rejeito resultante tenha a concentração de sólidos desejada. Em algumas modalidades, o(s) subfluxo(s) parcialmente re-
movido de água (s) pode(m) ser até 85% do resíduo de rejeito removi- do de água , tal como cerca de 80%. Por exemplo, em algumas moda- lidades, o(s) subfluxo(s) parcialmente removido de água (s) pode(m) ser cerca de 70% do resíduo de rejeito removido de água ou cerca de 65% do resíduo de rejeito removido de água. Por conseguinte, em al- gumas modalidades, o resíduo de baixo teor de água pode ser cerca de 35% ou 30% do resíduo de rejeito removido de água. Em algumas modalidades, o resíduo de baixo teor de água pode ser cerca de 15- 20% do resíduo de rejeito removido de água .
[00134] Em algumas modalidades do primeiro ou do segundo as- pecto, em que há dois estágios de separação hidrociclônica, cerca de 60% dos sólidos totais podem ser recuperados no subfluxo parcial- mente removido de água do primeiro estágio, cerca de 10% a cerca de 20% dos sólidos originais totais podem ser recuperados no subfluxo parcialmente removido de água do segundo estágio, e cerca de 20% a cerca de 30% dos sólidos originais totais podem ser recuperados no resíduo de baixo teor de água da centrífuga. Em algumas modalida- des, cerca de 60% dos sólidos totais podem ser recuperados no sub- fluxo parcialmente removido de água do primeiro estágio, mais do que cerca de 20% dos sólidos originais totais podem ser recuperados no subfluxo parcialmente removido de água do segundo estágio, e menos que cerca de 20% dos sólidos originais totais podem ser recuperados no resíduo de baixo teor de água da centrífuga.
[00135] Em modalidades onde pelo menos alguns dos um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água de um da pluralidade de estágios de separação hidrociclônica são coletados como um produto altamente removido de água , o restante dos subfluxos parcialmente removidos de água pode ser uma proporção maior do resíduo de rejei- to empilhável ou resíduo de rejeito removido de água , do que o resí- duo de baixo teor de água. Em algumas outras modalidades, onde pe-
lo menos alguns dos um ou mais subfluxos parcialmente removidos de água de um da pluralidade de estágios de separação hidrociclônica são coletados como um produto altamente removido de água , o resí- duo de baixo teor de água pode ser uma proporção maior do resíduo de rejeito empilhável ou resíduo de rejeito removido de água , prepa- rado do restante dos subfluxos parcialmente removidos de água e do resíduo de baixo nível de água. Por exemplo, o resíduo de baixo teor de água pode ser até 80% do resíduo de rejeito empilhável ou resíduo de rejeito removido de água.
[00136] Em algumas modalidades, o subfluxo parcialmente removi- do de água dos primeiros estágios de separação hidrociclônica é cole- tado como um produto altamente removido de água. Em algumas des- sas modalidades, cerca de 48% dos sólidos totais podem ser recupe- rados no subfluxo parcialmente removido de água do primeiro estágio (que é então coletado como o produto altamente removido de água ), cerca de 10% a cerca de 32% dos sólidos originais totais podem ser recuperados no subfluxo parcialmente removido de água do segundo estágio, e cerca de 20% a cerca de 42% dos sólidos originais totais podem ser recuperados no resíduo de baixo teor de água de a centrí- fuga. Em algumas modalidades, cerca de 48% dos sólidos totais po- dem ser recuperados no subfluxo parcialmente removido de água do primeiro estágio, mais do que cerca de 32% dos sólidos originais totais podem ser recuperados no subíluxo parcialmente removido de água do segundo estágio, e menos que cerca de 20% dos sólidos originais totais podem ser recuperados no resíduo de baixo teor de água da centrífuga.
[00137] A taxa de alimentação dos rejeitos no sistema da presente invenção, bem como a operação da unidade de separação hidrociclô- nica e da unidade de centrifugação, pode ser ajustada de modo a for- necer continuamente o(s) subfluxo(s) parcialmente removido de água
(s) e o resíduo de baixo teor de água para o misturador na proporção apropriada para preparar um resíduo de rejeito empilhável (no primeiro aspecto da invenção) (um resíduo de rejeito removido de água no se- gundo aspecto da invenção).
[00138] A Figura 1 é um esquema de uma modalidade de um sis- tema de acordo com a invenção. Nesta modalidade, a corrente de re- jeitos 13 é alimentada para a unidade de separação hidrociclônica 10 e separada em um subfluxo parcialmente removido de água 14 e um transbordamento final rico em água 15. O transbordamento final rico em água 15 é alimentado a uma unidade de centrifugação 16 e sepa- rado em uma corrente de água recuperada 22 e um resíduo de baixo teor de água 17. O fluxo de água recuperado 22 pode ser direcionado ao longo de uma linha de volta para a operação de mineração, que gerou os rejeitos, para reutilização.
[00139] O resíduo de baixo teor de água 17 e o subífluxo parcial- mente removido de água 14 são misturados no misturador 18 para produzir um resíduo de rejeito empilhável. Nesta modalidade, o resí- duo de rejeito empilhável é então bombeado usando uma bomba 19 como uma corrente de resíduo de rejeito empilhável 20 para a instala- ção de armazenamento de rejeitos 21, tal como uma instalação de empilhamento.
[00140] O resíduo de rejeitos empilháveis pode ser alimentado por rosca do misturador para a bomba.
[00141] Pode ser vantajoso bombear o resíduo de rejeito empilhável (no primeiro aspecto da invenção) (um resíduo de rejeito removido de água no segundo aspecto da invenção) para um local de disposição, tal como uma instalação de armazenamento de rejeitos. Assim, a pre- sente invenção fornece um método de disposição de rejeitos, compre- endendo: produzir, a partir de rejeitos, um resíduo empilhável de rejei- tos de acordo com o método do primeiro aspecto da presente inven-
ção; e bombear o resíduo de rejeito empilhável para um local de dis- posição. Também é fornecido um sistema para disposição de rejeitos, compreendendo: um sistema para produzir, a partir de rejeitos, um re- síduo empilhável de rejeitos de acordo com o sistema da presente in- venção; e uma bomba fluidamente conectada a um local de disposição e configurada para bombear o resíduo de rejeito empilhável para o lo- cal de disposição. Da mesma forma, a presente invenção fornece, no segundo aspecto, um método e sistema para disposição de rejeitos, onde o produto disposto é o resíduo de rejeito removido de água em vez do resíduo de rejeito empilhável. Essencialmente, o mesmo méto- do e sistema do primeiro aspecto pode ser usado, mas onde as condi- ções operacionais são ajustadas de modo a produzir um resíduo de rejeito removido de água em vez de um resíduo de rejeito empilhável. Será apreciado que os resíduos de rejeitos removidos de água podem ser mais fluentes do que o resíduo de rejeitos empilháveis e, conse- quentemente, mais bombeáveis.
[00142] O bombeamento pode reduzir o manuseio do resíduo de rejeito empilhável por equipamento de movimentação de terra para construir uma pilha estável. Por exemplo, o resíduo de rejeito empilhá- vel pode ser bombeado para o local onde será depositado na instala- ção de armazenamento de rejeito. Isso pode simplificar o transporte dos resíduos de rejeitos empilháveis, que são convencionalmente transportados por caminhão ou transportados por transportadores até a instalação de armazenamento de rejeitos. As reduções no manuseio do resíduo de rejeitos empilháveis por bombeamento para o local de- sejado podem simplificar a manutenção e o gerenciamento da instala- ção de armazenamento de rejeitos. Isso pode ter benefícios associa- dos para despesas operacionais em relação à instalação de armaze- namento de rejeitos.
[00143] Uma bomba adequada para bombear o resíduo de rejeito empilhável pode ser uma bomba de deslocamento positivo. Em algu- mas modalidades, uma bomba adequada pode ser um sistema de bomba de pistão que é alimentado por rosca.
[00144] A tubulação usada para conectar a bomba à instalação de armazenamento de rejeitos pode ter uma tubulação de diâmetro nomi- nal de pelo menos 100 (100NB) para reduzir gradientes de pressão e aumentar a capacidade de fluxo. Em algumas modalidades, uma tubu- lação de furo nominal 150 (150NB) pode ser usada. Em algumas mo- dalidades, uma tubulação de furo nominal 250-500 (250NB a 500NB) pode ser usada. O tamanho do tubo selecionado pode ser baseado na taxa de fluxo desejada e nas perdas por atrito.
[00145] “Um método para avaliar como um resíduo de rejeito empi- lhável pode ser bombeado é medir a tensão de escoamento do resí- duo de rejeito empilhável por reometria em escala de bancada ou, de preferência, trabalho de teste de circuito fechado.
[00146] Em algumas modalidades, um ou mais aditivos podem ser adicionados ao resíduo de rejeito empilhável. Por exemplo, modifica- dores de viscosidade podem ser adicionados ao resíduo de rejeito empilhável de modo que o resíduo possa ser mais bombeável. Os mo- dificadores de viscosidade adequados podem compreender lignossul- fonatos, tais como sais de ácido lignosulfônico, melamina e/ou polia- minas. Em algumas modalidades, a adição de um lignossulfonato ao resíduo de rejeito empilhável pode reduzir o limite de elasticidade do resíduo de rejeito empilhável em até 62%, por exemplo, cerca de 35- 50%, tal como cerca de 40%.
[00147] A quantidade de aditivo adicionado ao resíduo de rejeito empilhável pode depender da identidade do aditivo. Em modalidades em que o aditivo é um modificador de viscosidade, a quantidade adici- onada ao resíduo de rejeito empilhável pode ser 0,05-0,25% (p/p).
[00148] Um aditivo pode ser misturado com o(s) subfluxo(s) parci-
almente removido de água (s) e o resíduo de baixo nível de água à medida que são misturados para produzir o resíduo de rejeito empilhá- vel. Em algumas modalidades, um aditivo pode ser misturado com o resíduo de baixo teor de água ou um subfluxo parcialmente removido de água , antes que o subfluxo parcialmente removido de água e o re- síduo de baixo teor de água sejam misturados. Em algumas modalida- des, um aditivo pode ser misturado com o resíduo de rejeito empilhá- vel como uma etapa separada após o resíduo de rejeito empilhável ter sido formado.
[00149] O resíduo de rejeito empilhável da presente invenção pode ter características que são vantajosas para o bombeamento. Sem es- tar limitado pela teoria, acredita-se que o método de acordo com a presente invenção desidrata os rejeitos de modo que uma camada hi- dratante seja melhor mantida na superfície das partículas no resíduo. Pensa-se que esta camada hidratante leva ao resíduo empilhável de rejeitos da presente invenção sendo mais bombeável do que um resí- duo preparado usando outros métodos.
[00150] Sem estar limitado pela teoria, acredita-se que a camada hidratante das partículas aumenta a mobilidade das partículas dentro do resíduo. Acredita-se também que o resíduo de rejeito empilhável que flui através do tubo possui um perfil de velocidade não uniforme, devido aos efeitos de atrito na parede do tubo. Consequentemente, há um aumento na velocidade em direção ao centro do tubo e acredita-se que esse perfil de velocidade faça com que as partículas maiores mi- grem para o centro do fluxo de material através do tubo. Acredita-se que haja uma migração correspondente de partículas mais finas em direção à região mais próxima da parede do tubo, de modo que haja uma proporção maior de partículas mais finas na região mais próxima da parede do tubo. Acredita-se que haja menor atrito entre a parede do tubo e as partículas mais finas, portanto, após um período de tran-
sição no início do bombeamento, o resíduo de rejeito empilhável pode se tornar mais bombeável. Em algumas modalidades, o resíduo de re- jeito empilhável pode ser um produto fluido. Sem se limitar à teoria, acredita-se que processos alternativos, como os de filtração, forcem as partículas a se unirem de modo que a camada hidratante seja expeli- da, levando a um maior intertravamento mecânico das partículas por meio do empacotamento e do atrito partícula-partícula.
[00151] Além disso, sem estar limitado pela teoria, acredita-se que a presença da camada hidratante pode permitir que o resíduo de rejei- to empilhável tenha uma consolidação melhorada após a deposição em um local de disposição. Após a deposição do resíduo de rejeito empilhável no local de disposição, pode haver alguma dessecação do resíduo de rejeito empilhável após a exposição à atmosfera no local de disposição. Sem estar limitado pela teoria, acredita-se que, à medida que a água evapora do resíduo empilhável do rejeito, a ação capilar da água remanescente entre as partículas atrai as partículas.
[00152] O bombeamento do resíduo de rejeito empilhável através da tubulação para o local de disposição pode fornecer um resíduo de rejeito empilhável com características de superfície desejáveis. Con- forme observado acima, sem estar limitado pela teoria, acredita-se que o resíduo de rejeito empilhável fluindo através do tubo possui um perfil de velocidade não uniforme, devido aos efeitos de fricção na parede do tubo, levando a uma migração de partículas mais finas em direção ao região mais próxima da parede do tubo, de forma que haja uma proporção maior de partículas mais finas na região mais próxima da parede do tubo. Como consequência, quando o resíduo de rejeito em- pilhável sai da tubulação, a superfície externa do material de rejeito empilhável terá uma proporção maior de partículas mais finas.
[00153] “Como observado acima, acredita-se que, conforme a água evapora do resíduo de rejeito empilhável, a ação capilar da água re-
manescente entre as partículas atrai as partículas juntas. Como as partículas na superfície do resíduo de rejeito empilhável podem ser mais finas após o bombeamento, as partículas podem se empacotar juntas de forma mais eficiente à medida que são atraídas juntas, resul- tando em uma superfície com consolidação aprimorada. Ou seja, a superfície do resíduo de rejeito empilhável descartado pode ser muito competente, na medida em que é resistente à erosão ou deformação. Por exemplo, esta superfície pode ser mais resistente aos efeitos de erosão do vento e/ou outros fatores ambientais do que um resíduo de rejeito empilhável depositado por outros meios.
[00154] Em geral, à medida que a distribuição do tamanho de partí- cula do resíduo de rejeito empilhável torna-se mais fina, as partículas podem se empacotar juntas de forma mais eficiente à medida que são puxadas juntas durante a secagem, resultando em uma superfície com consolidação aprimorada. Ou seja, o resíduo de rejeito empilhável po- de ter as vantagens observadas acima em que a superfície pode ser muito competente e pode ser mais resistente aos efeitos de erosão do vento e/ou outros fatores ambientais do que um resíduo de rejeito em- pilhável depositado por outros meios.
[00155] A Figura 2 mostra uma segunda modalidade de um sistema de acordo com a presente invenção. Nesta modalidade, a unidade de separação hidrociclônica 10 inclui duas subunidades 10a, 10b, cada uma compreendendo um hidrociclone 11a, 11b.
[00156] A corrente de rejeitos 13 é alimentada ao primeiro hidroci- clone 11a e separada em um subíluxo 14a parcialmente removido de água e um transbordamento rico em água 15a. O extravasamento rico em água 15a é então alimentado ao hidrociclone 11b da próxima su- bunidade 10b. Neste hidrociclone 11b, o transbordamento rico em água 15a é separado em um subfluxo parcialmente removido de água 14b e um transbordamento 15b rico em água.
[00157] Como o segundo hidrociclone 11b é o estágio final de sepa- ração hidrociclônica desta modalidade, o transbordamento rico em água 15b é alimentado a uma centrífuga 12, tal como uma centrífuga de cuba sólida, da unidade de centrífuga 16 e separada em um fluxo de água recuperado 22 e um resíduo de pouca água 17. O fluxo de água recuperado 22 pode ser direcionado, ao longo de uma linha, de volta à operação de mineração que gerou os rejeitos para reutilização.
[00158] O resíduo de baixo teor de água 17 e o subíluxo parcial- mente removido de água 14a, 14b de cada estágio de separação hi- drociclônica são misturados em conjunto com um misturador 18 para produzir um resíduo de rejeito empilhável. O resíduo de rejeito empi- lhável é então bombeado usando uma bomba de deslocamento positi- vo 19 como uma corrente de resíduo de rejeito empilhável 20 para a instalação de armazenamento de rejeito 21.
[00159] A título de ilustração adicional da produção do resíduo de rejeito empilhável, se:
[00160] o subfluxo 14a parcialmente removido de água do primeiro hidrociclone 11a possui um teor de sólidos de 75-80% em peso e é responsável por 65% dos resíduos de rejeitos empilháveis;
[00161] o subfluxo 14b parcialmente removido de água do segundo hidrociclone 11b possui um teor de sólidos de 75% em peso e é res- ponsável por 15-20% do resíduo de rejeito empilhável; e
[00162] oresíduo 17 com baixo teor de água da centrífuga 12 pos- sui um teor de sólidos de 85-90% em peso e representa 15-20% do resíduo de rejeito empilhável;
[00163] o resíduo de rejeito empilhável teria um teor de sólidos de 75,75-81,25% em peso.
[00164] “Como observado acima, a separação hidrociclônica por si só pode não remover água de adequadamente os rejeitos para produ- zir um resíduo empilhável de rejeitos. Consequentemente, o método da invenção pode utilizar a separação por centrifugação para produzir um resíduo de baixo teor de água com um teor de água inferior ao teor de umidade alvo para o resíduo de rejeito empilhável. O resíduo de baixo teor de água pode então ser combinado com o, ou cada um, subfluxo parcialmente removido de água da separação hidrociclônica para produzir o resíduo de rejeito empilhável com o teor de sólidos de- sejado.
[00165] A Figura3 mostra uma terceira modalidade de um sistema de acordo com a presente invenção. Nesta modalidade, a unidade de separação hidrociclônica 10 inclui duas subunidades 10a, 10b, cada uma compreendendo um hidrociclone 11a, 11b.
[00166] A corrente de rejeitos 13 é alimentada ao primeiro hidroci- clone 11a e separada em um subíluxo 14a parcialmente removido de água e um transbordamento rico em água 15a. Parte do subfíluxo par- cialmente removido de água 14a pode ser coletado como um produto altamente removido de água 14a'. Este produto altamente removido de água 14a' pode ser útil para a produção de um aterro de instalação de armazenamento de rejeitos 23. A quantidade de subfluxo parcialmente removido de água 14a coletado como um produto altamente removido de água 14a' pode ser ajustada em uso dependendo da demanda do processo. Em uma quarta modalidade ilustrada pela Figura 4, todo o subfluxo do primeiro hidrociclone 11a é coletado como um produto 14a' altamente removido de água , em vez de ser combinado com as outras correntes de processo.
[00167] O extravasamento rico em água 15a é então alimentado ao hidrociclone 11b da próxima subunidade 10b. Neste hidrociclone 11b, o transbordamento rico em água 15a é separado em um subfluxo par- cialmente removido de água 14b e um transbordamento 15b rico em água.
[00168] Como o segundo hidrociclone 11b é o estágio final de sepa-
ração hidrociclônica desta modalidade, o transbordamento rico em água 15b é alimentado a uma centrífuga 12, tal como uma centrífuga de cuba sólida, da unidade de centrífuga 16 e separada em um fluxo de água recuperado 22 e um resíduo de pouca água 17. O fluxo de água recuperado 22 pode ser direcionado, ao longo de uma linha, de volta à operação de mineração que gerou os rejeitos para reutilização.
[00169] O resíduo de baixo teor de água 17 e o restante do subfluxo parcialmente removido de água 14a, 14b de cada estágio de separa- ção hidrociclônica (ou seja, a parte não coletada como um produto al- tamente removido de água 14a') são misturados com um misturador 18 para produzir um resíduo de rejeito empilhável. Na quarta modali- dade mostrada na Figura 4, o resíduo de baixo teor de água 17 e o subfluxo parcialmente removido de água 14b da separação hidrociclô- nica final são misturados em conjunto com um misturador 18 para pro- duzir um resíduo de rejeito empilhável. O resíduo de rejeito empilhável é então bombeado usando uma bomba de deslocamento positivo 19 como uma corrente de resíduo de rejeito empilhável 20 para a instala- ção de armazenamento de rejeito 21.
[00170] A instalação de rejeitos empilháveis 21 pode ser cercada por aterros 23 formados usando o produto altamente removido de água 14a'.
[00171] Em outras modalidades, a operação do segundo hidrociclo- ne 11b e da centrífuga 12 pode ser ajustada de modo que um produto mais fluente do que um resíduo de rejeito empilhável seja produzido. Em tais modalidades, o teor de água do resíduo será maior do que o de um resíduo de rejeito empilhável. Este produto mais fluente pode ser mais facilmente bombeável, de modo que possa ser prontamente disposto em uma barragem de rejeitos, tal como uma instalação de armazenamento de rejeitos cercada por aterros 23 formados usando o produto altamente removido de água 14a'.
[00172] As modalidades nas quais um produto fluente é produzido em vez de um resíduo de rejeito empilhável ainda podem ser vantajo- sas. Em tais modalidades, ainda pode haver recuperação de água dos rejeitos. O produto descartado na instalação de armazenamento de rejeitos pode ter um teor de sólidos mais alto do que os rejeitos brutos. Consequentemente, o volume de resíduo de rejeito a ser armazenado pode ser reduzido em comparação com o rejeito bruto. Exemplo 1
[00173] Um exemplo da presente invenção é descrito com referên- cia à Figura 5. Neste exemplo, um fluxo de rejeitos 13 com as proprie- dades mostradas na Tabela 1 é alimentado a um primeiro tanque de agitação 24. Tabela 1 - Propriedades dos Rejeitos 13
[00174] A composição mineral típica dos rejeitos 13 é mostrada na Tabela 2 abaixo. Tabela 2 - Composição Mineral de Rejeitos 13
REA Calcopirita p,14 Bornita pD,02 Calcocita p,00 Covellita p,00 ennantita/Enargita p,01 ICuprita/Cobre Nativo p,00 o RR Pirita D,49 Óxidos de ferro 1,18 Quartzo 19,4 Feldspatos 50,0 Clorita 11,1 IMuscovita 1,85 Piroxeno/Anfibólio 1,00 Epidoto 1,39 Calcita B,56 Biotita/Filogopita B,41 Esfeno (Titanita) 1,52 Apatita 0,85 Anquerita 0,34 Caulinita p,24 Fluorita pD,06 Outros p,43
[00175] Os rejeitos 13 são bombeados usando a bomba P' à pri- meira subunidade de separação hidrociclônica 10a compreendendo pelo menos um hidrociclone Cavex& 150CVX. Na primeira subunidade de separação hidrociclônica 10a, os rejeitos 13 são separados em um subfluxo parcialmente removido de água 14a e um transbordamento rico em água 15a.
[00176] A pressão de entrada de alimentação é de cerca de 1000- 1100 kPa e a recuperação de sólidos para o subfluxo parcialmente removido de água 14a é de 60%. As propriedades do subfluxo parci- almente removido de água 14a são mostradas na Tabela 3 abaixo.
Tabela 3 - Propriedades de Subfluxo Parcialmente Removido de água 14a agem — [Comcentação de sólass (pi) eo
[00177] As propriedades do transbordamento rico em água 15a são mostradas na Tabela 4 abaixo.
Tabela 4 - Propriedades de transbordamento rico em água 15a
[00178] A Figura6 ilustra a mudança na distribuição do tamanho de partícula entre os rejeitos originais 13, o subfluxo parcialmente removi- do de água 14a e o transbordamento rico em água 15a. Pode ser visto que o subfluxo parcialmente removido de água 14a possui uma distri- buição de tamanho de partícula mais grosseira, enquanto o transbor- damento rico em água 15a possui uma distribuição de tamanho de partícula mais fina do que os rejeitos 13.
[00179] O transbordamento rico em água 15a é bombeado para um tanque agitado 24' e então bombeado, usando a bomba P>2, para a se- gunda (e final) subunidade de separação hidrociclônica 10b. A segun- da subunidade de separação hidrociclônica 10b compreendendo pelo menos um hidrociclone Cavex& 100CVX. Na segunda subunidade de separação hidrociclônica 10a, o transbordamento rico em água 15a é separado em um subfluxo parcialmente removido de água 14b e um transbordamento rico em água 15b.
[00180] A pressão de entrada de alimentação para a segunda su- bunidade de separação hidrociclônica 10b é de 1000-1100 kPa e a re- cuperação de sólidos para o subfluxo parcialmente removido de água 14b é de 20%. As propriedades do subfluxo parcialmente removido de água 14b são mostradas na Tabela 5 abaixo.
Tabela 5 - Propriedades de Subfluxo Parcialmente Removido de água 14b
[00181] As propriedades do transbordamento rico em água 15b são mostradas na Tabela 6 abaixo.
Tabela 6 - Propriedades de transbordamento rico em água 15b Pest ig
[00182] A Figura7 ilustra a mudança na distribuição de tamanho de partícula entre o transbordamento rico em água 15a, o subfluxo parci- almente removido de água 14b e o transbordamento rico em água 15b.
Pode-se ver que o subfluxo parcialmente removido de água 14b possui uma distribuição de tamanho de partícula mais grosseira, enquanto o transbordamento rico em água 15b possui uma distribuição de tama-
nho de partícula mais fina do que o transbordamento rico em água 15a.
[00183] O transbordamento rico em água 15b é entregue à centrífu- ga 12. Neste exemplo, a centrífuga 12 é uma centrífuga de cuba sólida SO1 fabricada por Andritz. A centrífuga 12 é operada na velocidade máxima do recipiente e velocidade mínima de rolagem. O transborda- mento rico em água 15b é separado em uma corrente de água recupe- rada 22 e um resíduo de baixo teor de água 17.
[00184] Cerca de 99,94% dos sólidos são recuperados no resíduo de baixo teor de água 17. As propriedades do resíduo 17 com baixo teor de água são mostradas na Tabela 7 abaixo.
Tabela 7 - Propriedades do Resíduo de Baixo Nível de Água 17 esa — ss
[00185] As propriedades da corrente de água recuperada 22 são mostradas na Tabela 8 abaixo.
Tabela 8 - Propriedades da Corrente de Água Recuperada 22 [concentração de selos C6plo) Tons
[00186] A Figura8 ilustra a mudança na distribuição de tamanho de partícula entre o transbordamento rico em água 15a e o resíduo de baixo teor de água 17. Pode-se ver que há apenas uma ligeira mudan-
ça na distribuição do tamanho de partícula medida, refletindo que a grande maioria dos sólidos do transbordamento rico em água 15a são recuperados no resíduo de baixo teor de água 17.
[00187] A corrente de água recuperada 22 é direcionada para o tanque de água de processo 25 antes de ser enviada, ao longo de uma linha, de volta para a operação de mineração que gerou os rejei- tos para reutilização por meio de uma bomba P3.
[00188] O resíduo de baixo teor de água 17 e o subíluxo parcial- mente removido de água 14a, 14b de cada estágio de separação hi- drociclônica são misturados em conjunto com um misturador 18 para produzir um resíduo de rejeito empilhável. O resíduo de rejeito empi- lhável é então bombeado usando uma bomba de deslocamento positi- vo 19 como uma corrente de resíduo de rejeito empilhável 20 para a instalação de armazenamento de rejeito (não mostrado).
[00189] As propriedades da corrente de resíduos de rejeitos empi- lháveis 20 são mostradas na Tabela 9 abaixo. Tabela 9 - Propriedades da Corrente de Resíduos de Rejeitos Empi- lháveis 20
[00190] A Figura 9 ilustra a faixa potencial de distribuições de ta- manho que pode ser exibida pela corrente de resíduos de rejeitos em- pilháveis 20, dependendo das proporções do resíduo de baixo nível de água 17 e dos subfluxos parcialmente removidos de água 14a, 14b. O limite superior da faixa é a distribuição de tamanho de partícula do re- síduo de baixo nível de água 17, enquanto o limite inferior é a distribui-
ção de tamanho de partícula do subfluxo parcialmente removido de água 14a do primeiro estágio de separação hidrociclônica.
[00191] A Figura 10 ilustra como esta faixa potencial de distribui- ções de tamanho muda se a modalidade mostrada na Figura 5 for mo- dificada para coletar todos os subfluxos parcialmente removidos de água 14a como um produto altamente removido de água. Isto é, se a modalidade da Figura 5 for modificada para alinhá-la com a modalida- de ilustrada na Figura 4, de modo que os subfluxos parcialmente re- movidos de água 14a não sejam combinados com o resíduo de baixo nível de água 17 e os subfluxos parcialmente removidos de água 14b. Em vez disso, o resíduo de rejeito empilhável é feito a partir do resíduo de baixo nível de água 17 e do subífluxo parcialmente removido de água 14b. O limite superior da faixa é a distribuição do tamanho de partícula do resíduo de baixo nível de água 17, enquanto o limite infe- rior é a distribuição do tamanho de partícula do subfluxo parcialmente removido de água 14b do segundo (e final) estágio de separação hi- drociclônica. Exemplo 2
[00192] Para avaliar o efeito da injeção de ar na concentração de sólidos no subfluxo do hidrociclone, os experimentos foram conduzidos usando um hidrociclone Cavex& 150CVX operando a uma pressão de entrada de alimentação de 750 kPa. Os rejeitos usados nos experi- mentos têm a mesma composição mineral da Tabela 2, concentração de sólidos de 35% p/p e densidade relativa de 1,283 g/cm?. O ar foi injetado na corrente de rejeitos a uma taxa de 18mº?/hr. O ar foi injeta- do antes do flange de entrada do hidrociclone, usando um anel de ar em torno da periferia do tubo de distribuição com uma pluralidade de orifícios através da parede do tubo. O efeito da injeção de ar em uma faixa de taxas de fluxo de rejeitos é ilustrado na Figura 11. Pode-se observar que o uso de ar foi associado a um aumento na concentração de sólidos na corrente de subfluxo. Além disso, a concentração de só- lidos na corrente de subfluxo também aumenta com o aumento da taxa de fluxo de rejeitos.
[00193] A referência neste relatório descritivo a qualquer publicação anterior (ou informação derivada dela), ou a qualquer assunto que seja conhecido, não é, e não deve ser considerada como um reconheci- mento ou admissão ou qualquer forma de sugestão de que essa publi- cação anterior (ou informação derivado dela) ou matéria conhecida faz parte do conhecimento geral comum no campo de atuação ao qual es- te relatório descritivo refere-se.
[00194] Ao longo deste relatório descritivo e das reivindicações que se seguem, a menos que o contexto exija o contrário, a palavra "com- preende", e variações como "compreender" e "compreendendo", serão entendidas como implicando a inclusão de um número inteiro declara- do ou etapa ou grupo de números inteiros ou etapas, mas não a exclu- são de qualquer outro número inteiro ou etapa ou grupo de números inteiros ou etapas.
[00195] As modalidades foram descritas neste documento com refe- rência aos desenhos anexos. No entanto, algumas modificações nas modalidades descritas podem ser feitas sem se afastar do espírito e do escopo das modalidades descritas, conforme descrito nas reivindi- cações anexas.
Claims (60)
1. Método de produção de um resíduo de rejeitos empilhável, ca- racterizado pelo fato de que compreende: submeter rejeitos à separação hidrociclônica para produzir um ou mais subfluxos parcialmente desidratados e um transbordamento final rico em água; separar o transbordamento final rico em água, por centrifugação, em um fluxo de água recuperado e um resíduo de baixo teor de água; e misturar o resíduo de baixo teor de água e pelo menos parte de um ou mais subfluxos parcialmente desidratados para produzir um resíduo de rejeitos empilhável.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a separação hidrociclônica possui uma pluralidade de estágios de separação hidrociclônica, incluindo um primeiro estágio e um estágio final; cada estágio de separação hidrociclônica separa uma entrada em um dos um ou mais subfluxos parcialmente desidratados e um trans- bordamento rico em água; a entrada da primeira etapa inclui os rejeitos; o transbordamento rico em água de cada estágio anterior ao es- tágio final é uma entrada para o próximo estágio adjacente; e o transbordamento final rico em água é o transbordamento rico em água do estágio final.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos alguns dos um ou mais subfluxos parcialmente de- sidratados de uma da pluralidade de estágios de separação hidrociclônica são coletados como um produto altamente desidratado.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que substancialmente todos os um ou mais subfluxos parcialmente desidratados de uma da pluralidade de fases de separação hidrociclônica são coletados como o produto altamente desidratado.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a etapa a partir da qual o produto altamente desidratado é coletado é a primeira etapa da separação hidrociclônica.
6. Método, de acordo com a reivindicação 3, 4 ou 5, caracteriza- do pelo fato de que o produto altamente desidratado possui um teor de só- lidos de pelo menos 72% em peso.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um processo gerou os rejeitos e o método compreende: fornecer a corrente de água recuperada ao processo para reutilização.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processo é um processo de mineração, um processo de refi- no, um processo de fundição ou um processo de tratamento de água.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o resíduo de rejeito empilhável possui um teor de sólidos de cerca de 75% em peso a cerca de 90% em peso.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o resíduo de rejeito empilhável possui um teor de sólidos de cerca de 75% em peso a cerca de 85% em peso.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o resíduo de rejeito empilhável possui um teor de sólidos de cerca de 80% em peso.
12. Sistema para produzir um resíduo de rejeitos empilhável, ca- racterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de separação hidrociclônica para submeter rejeitos à separação hidrociclônica para produzir um ou mais subfluxos parcialmen-
te desidratados e um transbordamento final rico em água; uma unidade de centrifugação que inclui pelo menos uma centrí- fuga configurada para separar o transbordamento final rico em água em uma corrente de água recuperada e um resíduo de baixo teor de água; e um misturador para misturar o resíduo de baixo teor de água e pelo menos parte do um ou mais subfluxos parcialmente desidratados para produzir um resíduo de rejeito empilhável.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que: a separação hidrociclônica possui uma pluralidade de estágios de separação hidrociclônica, incluindo um primeiro estágio e um estágio final; para cada estágio, a unidade de separação hidrociclônica possui uma subunidade que inclui pelo menos um hidrociclone para separar uma entrada em um dos um ou mais subfluxos parcialmente desidratados e um transbordamento rico em água; a subunidade para o primeiro estágio é configurada de modo que a entrada do primeiro estágio inclui os rejeitos; e as subunidades são configuradas para fornecer o transborda- mento rico em água de cada estágio anterior ao estágio final como uma en- trada para o próximo estágio adjacente; e a subunidade para o estágio final é configurada para fornecer o transbordamento final rico em água para a unidade de centrifugação.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que uma das subunidades da unidade de separação hidroci- clônica possui uma linha de produtos configurada para coleta de pelo me- nos alguns dos um ou mais subfluxos parcialmente desidratados da referida subunidade como um produto altamente desidratado.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a linha de produtos está configurada para coleta de subs- tancialmente todos dos um ou mais subfluxos parcialmente desidratados da referida subunidade como um produto altamente desidratado.
16. Método, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracteri- zado pelo fato de que a subunidade do primeiro estágio de separação hi- drociclônica possui a linha de produtos.
17. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 16, caracterizado pelo fato de que a unidade de separação hidrociclônica compreende um ou mais hidrociclones de fundo plano.
18. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 17, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma centrífuga é uma centrífuga de cuba sólida.
19. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 18, caracterizado pelo fato de que o misturador é um misturador horizon- tal de eixo único, um misturador horizontal de eixo duplo ou um misturador agitador de eixo vertical.
20. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 19, caracterizado pelo fato de que um processo gerou os rejeitos e o sis- tema compreende uma linha de água recuperada, conectada hidraulica- mente à unidade de centrifugação, para fornecer a corrente de água recu- perada ao processo para reutilização.
21. Sistema, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o processo é um processo de mineração, um processo de refino, um processo de fundição ou um processo de tratamento de água.
22. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 21, caracterizado pelo fato de que o resíduo de rejeito empilhável possui um teor de sólidos de cerca de 75% em peso a cerca de 90% em peso.
23. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 22, caracterizado pelo fato de que o resíduo de rejeito empilhável possui um teor de sólidos de cerca de 75% em peso a cerca de 85% em peso.
24. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 23, caracterizado pelo fato de que o resíduo de rejeito empilhável possui um teor de sólidos de cerca de 80% em peso.
25. Método de descarte de rejeitos, caracterizado pelo fato de que compreende: produzir, a partir de rejeitos, um resíduo de rejeitos empilhável, de acordo com o método, como definido em qualquer uma das reivindica- ções 1all;e bombear o resíduo de rejeito empilhável para um local de dispo- sição.
26. Sistema para descartar rejeitos, caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema para produzir, a partir de rejeitos, um resíduo de re- jeitos empilhável, de acordo com o sistema, como definido em qualquer uma das reivindicações 12 a 24; e uma bomba fluidamente conectada a um local de disposição e configurada para bombear o resíduo de rejeito empilhável para o local de disposição.
27. Sistema, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a bomba é uma bomba de deslocamento positivo.
28. Método de produção de um resíduo de rejeito desidratado, caracterizado pelo fato de que compreende: submeter rejeitos à separação hidrociclônica para produzir um ou mais subfluxos parcialmente desidratados e um transbordamento final rico em água; separar o transbordamento final rico em água, por centrifugação, em um fluxo de água recuperado e um resíduo de baixo teor de água; e misturar o resíduo de baixo teor de água e pelo menos parte de um ou mais subfluxos parcialmente desidratados para produzir um resíduo de rejeito desidratado.
29. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pe- lo fato de que: a separação hidrociclônica possui uma pluralidade de estágios de separação hidrociclônica, incluindo um primeiro estágio e um estágio final; cada estágio de separação hidrociclônica separa uma entrada em um dos um ou mais subfluxos parcialmente desidratados e um trans- bordamento rico em água; a entrada da primeira etapa inclui os rejeitos; o transbordamento rico em água de cada estágio anterior ao es- tágio final é uma entrada para o próximo estágio adjacente; e o transbordamento final rico em água é o transbordamento rico em água do estágio final.
30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pe- lo fato de que pelo menos alguns dos um ou mais subfluxos parcialmente desidratados de uma da pluralidade de estágios de separação hidrociclôni- ca são coletados como um produto altamente desidratado.
31. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pe- lo fato de que substancialmente todos os um ou mais subfluxos parcialmen- te desidratados de uma da pluralidade de estágios de separação hidroci- clônica são coletados como o produto altamente desidratado.
32. Método, de acordo com a reivindicação 30 ou 31, caracteri- zado pelo fato de que o estágio a partir do qual o produto altamente desi- dratado é coletado é o primeiro estágio da separação hidrociclônica.
33. Método, de acordo com a reivindicação 30, 31 ou 32, carac- terizado pelo fato de que o produto altamente desidratado possui um teor de sólidos de pelo menos 72% em peso.
71H
34. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 33, caracterizado pelo fato de que um processo gerou os rejeitos e o méto- do compreende: fornecer a corrente de água recuperada ao processo para reutilização.
35. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pe- lo fato de que o processo é um processo de mineração, um processo de refino, um processo de fundição ou um processo de tratamento de água.
36. Sistema para produzir um resíduo de rejeito desidratado, ca- racterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de separação hidrociclônica para submeter rejeitos à separação hidrociclônica para produzir um ou mais subfluxos parcialmen- te desidratados e um transbordamento final rico em água; uma unidade de centrifugação que inclui pelo menos uma centrí- fuga configurada para separar o transbordamento final rico em água em uma corrente de água recuperada e um resíduo de baixo teor de água; e um misturador para misturar o resíduo de baixo teor de água e pelo menos parte de um ou mais subfluxos parcialmente desidratados para produzir um resíduo de rejeito desidratado.
37. Sistema, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que: a separação hidrociclônica possui uma pluralidade de estágios de separação hidrociclônica, incluindo um primeiro estágio e um estágio final; para cada estágio, a unidade de separação hidrociclônica possui uma subunidade que inclui pelo menos um hidrociclone para separar uma entrada em um dos um ou mais subfluxos parcialmente desidratados e um transbordamento rico em água; a subunidade para o primeiro estágio é configurada de modo que a entrada do primeiro estágio inclui os rejeitos; e as subunidades são configuradas para fornecer o transborda- mento rico em água de cada estágio anterior ao estágio final como uma en- trada para o próximo estágio adjacente; e a subunidade para o estágio final é configurada para fornecer o transbordamento final rico em água para a unidade de centrifugação.
38. Sistema, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que uma das subunidades da unidade de separação hidroci- clônica possui uma linha de produtos configurada para coleta pelo menos alguns dos um ou mais subfluxos parcialmente desidratados da referida su- bunidade como um produto altamente desidratado.
39. Sistema, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que a linha de produtos está configurada para coletar substan- cialmente de todos os um ou mais subfluxos parcialmente desidratados da referida subunidade como um produto altamente desidratado.
40. Método, de acordo com a reivindicação 38 ou 39, caracteri- zado pelo fato de que a subunidade do primeiro estágio de separação hi- drociclônica possui a linha de produtos.
41. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 40, caracterizado pelo fato de que a unidade de separação hidrociclônica compreende um ou mais hidrociclones de fundo plano.
42. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 41, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma centrífuga é uma cen- trífuga de cuba sólida.
43. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 42, caracterizado pelo fato de que o misturador é um misturador horizon- tal de eixo único, um misturador horizontal de eixo duplo ou um misturador agitador de eixo vertical.
44. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 43, caracterizado pelo fato de que um processo gerou os rejeitos e o sis-
tema compreende uma linha de água recuperada, conectada hidraulica- mente à unidade de centrifugação, para fornecer a corrente de água recu- perada ao processo para reutilização.
45. Sistema, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que o processo é um processo de mineração, um processo de refino, um processo de fundição ou um processo de tratamento de água.
46. Método de descarte de rejeitos, caracterizado pelo fato de que compreende: produzir, a partir de rejeitos, um resíduo de rejeitos desidrata- dos, de acordo com o método, como definido em qualquer uma das reivin- dicações 28 a 35; e bombear o resíduo de rejeito desidratado para um local de dis- posição.
47. Sistema para descartar rejeitos, caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema para produzir, a partir de rejeitos, um resíduo de re- jeitos desidratados de acordo com o sistema, como definido em qualquer uma das reivindicações 36 a 45; e uma bomba conectada fluidamente a um local de disposição e configurada para bombear o resíduo de rejeito desidratado para o local de disposição.
48. Sistema, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que a bomba é uma bomba de deslocamento positivo.
49. Método de produção de um produto altamente desidratado, caracterizado pelo fato de que compreende: alimentar uma pasta aquosa ou pasta a um hidrociclone a uma alta pressão de entrada de alimentação, a referida pasta aquosa ou pasta incluindo material sólido em partículas; e submeter a pasta aquosa ou pasta a separação hidrociclônica para produzir um subfluxo e um transbordamento, sendo o referido subfluxo um produto altamente desidratado.
50. Método, de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pe- lo fato de que o hidrociclone é configurado para produzir, em uso a uma pressão normal, uma coluna de ar interna e a alta pressão de entrada de alimentação é tal que há pelo menos colapso parcial da coluna de ar inter- na.
51. Método, de acordo com a reivindicação 49 ou 50, caracteri- zado pelo fato de que a alta pressão de entrada de alimentação é de pelo menos 0,75 MPa.
52. Método, de acordo com a reivindicação 51, caracterizado pe- lo fato de que a alta pressão de entrada de alimentação é de pelo menos 1 MPa.
53. Método, de acordo com a reivindicação 51 ou 52, caracteri- zado pelo fato de que a alta pressão de entrada de alimentação é de até 1,5 MPa.
54. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 49 a 53, caracterizado pelo fato de que compreende: injetar gás na pasta aquosa ou pasta, antes da pasta aquosa ou pasta ser alimentada ao hidrociclone, a uma pressão mais alta do que a alta pressão de entrada de alimentação.
55. Método, de acordo com a reivindicação 54, caracterizado pe- lo fato de que a injeção de gás compreende a injeção de mais de 18m?/hr de gás na pasta aquosa ou pasta.
56. Método, de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pe- lo fato de que a injeção de gás compreende a injeção de até 30m?/hr de gás na pasta aquosa ou pasta.
57. Método, de acordo com a reivindicação 56, caracterizado pe- lo fato de que a injeção de gás compreende a injeção de até 60mº?/hr de gás na pasta aquosa ou pasta.
58. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 49 a 57, caracterizado pelo fato de que o gás é ar.
59. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 49 a 58, caracterizado pelo fato de que a pasta aquosa ou pasta são rejeitos.
60. Produto altamente desidratado, caracterizado pelo fato de que é produzido por um método, como definido em qualquer uma das rei- vindicações 49 a 59.
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