BR112021008028A2

BR112021008028A2 - Método e arranjo para tratamento de água de processo

Info

Publication number: BR112021008028A2
Application number: BR112021008028-7A
Authority: BR
Inventors: Kaj Jansson
Original assignee: Metso Outotec Finland Oy
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2021-08-31
Also published as: EP3873673A4; AU2018447828A1; CN113226557A; US20210379605A1; CA3117903A1; WO2020089506A1; EA202191011A1; EP3873673A1; CN113226557B; BR112021008028B1; MX2021005031A

Abstract

método e arranjo para tratamento de água de processo campo técnico. um método para tratamento de água de processo de um arranjo de flotação (1) é divulgado. o processo compreendendo as etapas de a) drenar a vazão de topo de um circuito de flotação de minerais (10) em um separador de sólido-líquido por gravidade (21) para separar um sedimento (212) de um sobrenadante (211) compreendendo água, partículas contendo sílica e sio2 solúvel, partículas finas, micróbios e produtos químicos de flotação residuais; b) submeter o sobrenadante (211) a flotação de limpeza, em que pelo menos 90% das bolhas de gás de flotação têm um tamanho de 0,2 a 250 µm, em uma unidade de flotação de limpeza (23) para coletar pelo menos partículas contendo sílica, para separar pelo menos partículas contendo sílica do sobrenadante na vazão de topo de flotação de limpeza (232), e para formar água de processo purificada (231) como vazão de fundo de flotação de limpeza; c) remover a vazão de topo de flotação de limpeza (232) como rejeito; e d) recircular a água de processo purificada (231) no circuito de flotação de minerais (10). um arranjo de tratamento de água de processo (20) é também divulgado.

Description

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MÉTODO E ARRANJO PARA TRATAMENTO DE ÁGUA DE PROCESSO CAMPO TÉCNICO

[001] A presente revelação refere-se a um método e a um arranjo para tratamento de água de processo de um arranjo de flotação. Em particular, a invenção é destinada ao tratamento de águas de processo de um arranjo de flotação para flotação reversa de Fe.

FUNDAMENTOS

[002] Os tipos de depósitos de minério de ferro são variáveis, como numerosos outros tipos de minério. Porém, os grandes recursos de minério de ferro são compostos de formações ferrosas metamórficas chamadas formações de ferro bandado (BIF). As formações de ferro bandado formam extensas bacias de minério de ferro. As áreas BIF são também associadas com crostas formadas por intempéries, também chamadas depósitos de ferro acamado (BID) formados por processos naturais. Estas BIDs contêm hematita rica em ferro, goetita e siderita magnetita e minérios de hematita em microplacas.

[003] Em geral, a separação magnética é o processo de beneficiamento o mais comumente usado para minérios de ferro porque os minerais de ferro dominantes são ferromagnéticos e paramagnéticos. Porém, minérios de ferro devem ser processados de acordo com sua composição mineral, propriedades físicas, caráter e grau de liberação dos minerais ferríferos da ganga. Os minerais de ganga em BIF incluem tipicamente quartzo, diversos silicatos ferríferos como anfibólios, micas e piroxenos, carbonatos, feldspatos e argilas.

[004] A produção industrial de pelotas de minério de

2 / 22 ferro e outras matérias primas metalúrgicas de alta qualidade requer pelotas com teores limitados de sílica, óxido de alumínio e outras impurezas. Estes requisitos levaram ao uso aumentado de flotação em vez de separação por gravidade e magnética para reduzir o teor de impurezas nocivas e produzir “superconcentrados de ferro”.

[005] O beneficiamento por flotação de minérios de ferro oxidados de baixa qualidade é chamado flotação reversa, onde a ganga é separada por flotação dos minérios de ferro valiosos de granulação fina. O minério valioso é coletado a partir da vazão de fundo da unidade de flotação. A rota de flotação a mais comum usada para o beneficiamento destes minérios de ferro de baixa qualidade é flotação catiônica reversa. As vantagens da flotação catiônica reversa sobre a flotação aniônica incluem uma seletividade de processo e taxas mais altas, assim como resultados satisfatórios quando água dura é usada.

[006] Para possibilitar a remoção de silicatos durante flotação catiônica reversa, um coletor baseado em uma mistura de éter de amina primaria e tensoativo não iônico tal como isoálcoois graxos, é recomendado.

[007] Tipicamente, a espuma de ganga removida na flotação reversa é enviada para uma barragem de rejeitos onde o longo tempo de residência, tipicamente 20-40 dias, é esperado sedimentar e separar os sólidos, assim como decompor produtos químicos residuais de flotação a partir da água de processo coletada e reutilizável. A água de processo coletada é, então, recirculada de volta para o processo de beneficiamento. A qualidade da água de processo recirculada desempenha um papel significante na obtenção de recuperações

3 / 22 e qualidades visadas do produto final.

[008] Hoje em dia, a escassez de água, demandas ecológicas reguladas por legislação e pressão pública, custos e exigências de espaços extensos dos métodos de rejeitos convencionais acima mencionados para tratamento de água de processo colocam cada vez mais pressão para recircular águas de processo como os processos principais em flotação se tornam sistemas de água pelo menos parcialmente em circuito fechado em termos de uso de água. Métodos alternativos para tratamento dos fluxos de rejeitos que possibilitam sistemas de água pelo menos parcialmente em circuito fechado podem ser necessários.

[009] Um método convencional de tratamento de rejeitos com tempo de residência de 20-40 dias pode resultar em qualidade aceitável da água, permitindo que a água de processo tratada seja reutilizada no processo de flotação principal e em outras etapas de processo. Mudar para outros métodos de rejeitos tais como rejeitos espessados, pasta, empilhamento a seco ou híbridos destes, irá resultar em tempo de sedimentação muito mais curto devido aos novos espessadores necessários nestas etapas de processo. Isto leva a tempo de sedimentação muito mais curto, 3-8 h, que resulta em produtos químicos residuais mais finos, e outras substâncias nocivas ou prejudiciais finalizando na vazão de topo do espessador e, posteriormente, em água de processo reciclada. Estas impurezas na vazão de topo podem afetar negativamente o processo de flotação principal e a qualidade do produto final se não propriamente manuseadas antes de reciclar a água de processo de volta para o processo principal.

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[0010] Em flotação reversa de Fe, produtos químicos de flotação tipicamente à base de amino hidrofóbicos (coletores) são usados para fixar partículas de ganga e aumentar sua hidrofobicidade de modo que eles possam ser removidos como vazão de topo nas etapas reversas de flotação. No entanto, quando estas partículas hidrofóbicas são enviadas para o espessador de rejeitos, elas tendem a flutuar (como planejado) ou seguir o fluxo de água mais facilmente, em vez de sedimentar, conforme desejado. Similarmente, produtos químicos residuais e não reagidos do coletor podem terminar na vazão de topo do espessador como o tempo de residência curto não é suficiente para os produtos químicos decomporem, como poderia acontecer em uma barragem de rejeitos convencional ao longo do tempo. Também, outros materiais leves com baixa densidade, como material orgânico, bactérias e outros micróbios, material coloidal e solúvel, irão seguir o fluxo de água para a vazão de topo de espessador, resultando na piora da qualidade da vazão de topo.

[0011] Este tipo de água de processo pode compreender uma quantidade significante de silicatos que, quando água é recirculada de volta ao processo de flotação, usam produtos químicos de flotação e interrompem a flutuação de silicatos da alimentação de pasta fluida recém-introduzida. Os silicatos podem terminar no material de Fe recuperado na vazão de fundo, o que deteriora tanto o rendimento como a qualidade do material de Fe.

[0012] A solução convencional para controlar o acúmulo de produtos químicos do coletor e suprimir o crescimento microbiológico é enviar a espuma de flotação para a barragem

5 / 22 de rejeitos com um longo tempo de retenção. Outro método é usar um oxidante químico, por exemplo, NaOCl, que pode ser adicionado antes de um espessador para decompor os produtos químicos do coletor e melhorar a sedimentação de material muito fino. No entanto, uma desvantagem de usar tais produtos químicos são os níveis de Cl maiores que podem levar à corrosão e falha do equipamento. Eles também são perigosos para o meio ambiente e o pessoal devido à formação de Cl2, se usados em condições ácidas. Também irão afetar toda a operação de flotação, tornando a dosagem de produtos químicos e o controle do processo mais difíceis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0013] O método de acordo com a presente revelação é caracterizado pelo que é apresentado na reivindicação 1.

[0014] A arranjo de acordo com a presente revelação é caracterizada pelo que é apresentado na reivindicação 18.

[0015] Um método para tratamento de água de processo de um arranjo de flotação é revelado. O arranjo de flotação compreende um circuito de flotação de minerais arranjado para tratar partículas de minério compreendendo Fe colocado em suspensão em pasta fluida por flotação reversa para a separação de pasta fluida na vazão de fundo e vazão de topo, e um arranjo de tratamento de água de processo para tratamento da vazão de topo do circuito de flotação. O método compreende as etapas de a) drenar a vazão de topo do circuito de flotação em um separador de sólido-líquido por gravidade para separar um sedimento de um sobrenadante compreendendo água, partículas contendo sílica e SiO2 solúvel, partículas finas, micróbios, e produtos químicos de flotação residuais; b) submeter o sobrenadante à flotação de limpeza em que pelo

6 / 22 menos 90% das bolhas de gás de flotação exibem um tamanho de 0,2 a 250 µm, em uma unidade de flotação de limpeza para coletar pelo menos partículas contendo sílica, para separar pelo menos partículas contendo sílica do sobrenadante na vazão de topo de flotação de limpeza, e para formar água de processo purificada como vazão de fundo de flotação de limpeza; c) remover a vazão de topo de flotação de limpeza como rejeitos; e d) recircular a água de processo purificada no circuito de flotação de minerais.

[0016] Em outro aspecto da invenção, o arranjo de tratamento de água de processo para tratamento da vazão de topo de um circuito de flotação de minerais é revelado. O circuito de flotação é arranjado para tratar partículas de minério compreendendo Fe colocado em suspensão em pasta fluida por flotação reversa. O arranjo de tratamento de água de processo compreende um separador de sólido-líquido por gravidade para drenar a vazão de topo de modo a separar um sedimento de um sobrenadante compreendendo água, partículas contendo sílica e SiO2 solúvel, partículas finas, micróbios e produtos químicos de flotação residuais; e uma unidade de flotação de limpeza empregando bolhas de gás de flotação das quais pelo menos 90% exibem um tamanho de 0,2 a 250 µm, conectada operacionalmente ao separador de sólido-líquido por gravidade para receber o sobrenadante, e disposta para coletar pelo menos partículas contendo sílica, para separar pelo menos as partículas contendo sílica do sobrenadante na vazão de topo de flotação de limpeza, e para formar água de processo purificada como vazão de fundo de flotação de limpeza configurado para ser conduzido de volta ao circuito de flotação de minerais.

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[0017] Com a invenção, os problemas acima mencionados em recirculação de água e desvantagens associadas com soluções convencionais podem ser aliviados. Vazão de topo ou sobrenadante do separador de sólido-líquido por gravidade é submetido à flotação de limpeza em uma unidade de flotação de limpeza de modo que os compostos de silicato (tanto coloidais como solúveis) podem ser 1) floculados em partículas maiores – normalmente os produtos químicos do coletor, reaproveitados a partir do processo de flotação reversa principal, são suficientes para flocular os silicatos, 2) separados da água de processo assim purificada por DAF, e 3) recolhidos como rejeitos a serem tratados ainda em outro local. A água de processo purificada resultante pode ser, então, recirculada de volta ao processo de flotação principal. Como a água de processo purificada compreende significativamente menos silicatos, ela não irá afetar de modo prejudicial o processo de flotação reversa principal.

[0018] Como a vazão de topo a partir do processo de flotação principal ou mineral reside um tempo relativamente curto no separador de sólido-líquido por gravidade, os produtos químicos de flotação, os coletores reaproveitados na vazão de topo a partir do processo de flotação principal não decompõem, como iria acontecer em uma barragem de rejeitos convencional ao longo do tempo. Estes produtos químicos do coletor podem ser, então, utilizados na etapa de flotação de limpeza como coletores, tornando, assim, a flutuação e a coleta do material desejado possíveis, isto é coleta de material de silicato, resultando, assim, em água de processo purificada. Ao mesmo tempo, estes produtos químicos de flotação residuais se tornam usados, e não são

8 / 22 reaproveitados para o processo principal de flotação de minerais quando a água de processo purificada é recirculada de volta. Assim, o processo de flotação principal não é afetado por tais produtos químicos de flotação indesejados, tornando o processo de flotação de minerais mais fácil.

[0019] No processo de flotação de limpeza, outro material coloidal, tal como C, P, N presentes em partículas muito finas também pode ser removido, assim como quaisquer depressores à base de amido presentes na água de processo, assim removendo nutrientes que poderiam promover o crescimento microbiológico na água de processo purificada. Isto pode melhorar o resultado de quaisquer estágios de tratamento de água subsequentes, como filtração. Por exemplo, a remoção de tal material pode evitar o bloqueio de orifícios de filtro de filtros de cerâmica.

[0020] Como a pasta fluida ou a vazão de topo do separador de sólido-líquido por gravidade compreende somente partículas finas (as partículas maiores acabam ficando no sedimento), a flotação de limpeza pode ser utilizada com eficiência de energia em um estágio onde ela é mais eficiente, isto é, para remoção das partículas finas.

[0021] Em uma modalidade da invenção, a unidade de flotação de limpeza é uma unidade de flotação de gás dissolvido (DAF).

[0022] Em uma modalidade, antes da etapa b), a temperatura do sobrenadante é 2 a 70°C.

[0023] Em uma modalidade, antes da etapa b), o pH do sobrenadante é 5 a 14.

[0024] A temperatura e/ou o pH do sobrenadante podem ser inerentes, isto é, causados pelas etapas de processo

9 / 22 precedentes ou meio ambiente ou, quando desejado, as propriedades podem ser ajustadas como necessário, por exemplo, para otimizar a flotação de limpeza em etapa b).

[0025] Em uma modalidade, em etapa a), o tempo de residência de vazão de topo no separador de sólido-líquido por gravidade é inferior a 10 horas, preferivelmente 2 a 8 horas.

[0026] Em uma modalidade, o teor de sólidos do sedimento do separador de sólido-líquido por gravidade é pelo menos 80% em peso.

[0027] Um tempo de residência relativamente curto significa que os produtos químicos de flotação, em particular os produtos químicos do coletor, não são decompostos, mas são reaproveitados com o sobrenadante, e elas podem ser utilizadas na etapa subsequente de flotação de limpeza. Ao obter um teor de sólidos elevado o suficiente no sedimento, a quantidade de rejeitos sólidos a serem tratados pode ser diminuída.

[0028] Em uma modalidade, após etapa a), o sobrenadante é conduzido a um tanque separador de vazão de topo.

[0029] Um tanque separador de vazão de topo pode ser usado para controlar o fluxo de sobrenadante na unidade de flotação de limpeza, ou na unidade de mistura, se tal for usada. Isto pode ajudar a estabilizar a operação de tratamento de água de processo global, como o sobrenadante de fluxo nas etapas operacionais subsequentes é controlado.

[0030] Em uma modalidade, a antes da etapa b), o sobrenadante é condicionado quimicamente em uma unidade de mistura por adição de um coagulante e/ou floculante para flocular partículas contendo sílica no sobrenadante.

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[0031] Em uma modalidade adicional, o coagulator é escolhido dentre um grupo compreendendo: coletores inorgânicos, sais de alumínio, sais de ferro, coagulantes orgânicos.

[0032] Em uma modalidade adicional, um coagulante é adicionado ao sobrenadante em uma quantidade de 20 a 2 000 ppm.

[0033] Em uma modalidade, o floculante é escolhido dentre um grupo compreendendo: polímeros naturais, floculantes sintéticos.

[0034] Em uma modalidade adicional, um floculante é adicionado ao sobrenadante em uma quantidade de 1 a 100 ppm.

[0035] Embora, normalmente, estejam presentes produtos químicos de flotação suficientes (produtos químicos do coletor) como reaproveitados do processo de flotação principal no sobrenadante, em alguns casos, pode ser necessário condicionar o sobrenadante antes do tratamento DAF, para assegurar que silicatos suficientes possam ser removidos pela unidade DAF. Isto pode ser feito em uma unidade de mistura convencional configurada para permitir a adição de diferentes produtos químicos, tais como floculantes e/ou coagulantes, e tratamento do fluido com estes produtos químicos. A quantidade de coagulante e/ou floculante é escolhida com base no processo, e é altamente dirigida pelo custo dos produtos químicos. Os coagulantes orgânicos são mais caros do que os inorgânicos. Tipicamente, floculantes são adicionados em quantidades inferiores a 10 ppm.

[0036] Em uma modalidade, em etapa b), pelo menos 90% do SiO2 de vazão de topo a partir do circuito de flotação são

11 / 22 removidos.

[0037] Em uma modalidade, em etapa b), pelo menos 70% do SiO2 solúvel de vazão de topo a partir do circuito de flotação são removidos.

[0038] A finalidade do método é remover a maior quantidade possível dos silicatos da vazão de topo de flotação reversa de Fe. Silicatos permanecendo na água de processo purificada são prejudiciais para o processo de flotação principal, e silicatos terminando no material de Fe recuperado diminuem a qualidade e o valor do produto final (material de ferro). Ambos os casos também diminuem a eficácia do processo de flotação. A remoção de silicatos em excesso diminui o consumo de produtos químicos para flotação e o consumo de água fresca.

[0039] Em uma modalidade, antes da etapa d), a água de processo purificada é submetida à filtração para remover produtos químicos promovendo o crescimento microbiológico.

[0040] Em uma modalidade adicional, em filtração, uma unidade de filtração compreendendo um filtro de cerâmica é usada.

[0041] Por filtração da água de processo purificada, outros componentes prejudiciais podem ser removidos, promovendo, assim, a limpeza da água a ser recirculada de volta ao processo de flotação principal. Por exemplo, a formação de lodo no equipamento pode ser diminuída.

[0042] Usando unidade de flotação de limpeza para tratamento do sobrenadante, uma parte principal dos resíduos de produtos químicos em forma de partículas pode ser removida da água de processo purificada. Isto permite a utilização de placas de filtro de cerâmica – em placas de filtro de

12 / 22 cerâmica, os poros de filtro podem ser susceptíveis ao bloqueio por partículas de uma determinada faixa de tamanho. Ao remover estas partículas, pelo menos parcialmente, bloqueios podem ser evitados e a operação da unidade de filtração melhorada.

[0043] Em uma modalidade, dureza da água de processo purificada não é afetada pelo arranjo de tratamento de água de processo.

[0044] Mantendo a dureza de água em um nível objetivo permite controlar o processo de flotação principal, como desejado. A adição de produto químico de flotação pode ser mantida em um nível constante, como a dureza de água é constante, e partículas hidrofóbicas melhoram a flotação do mineral quando a dureza está em um determinado nível. Os métodos convencionais de tratamento de água, tais como membranas de nanofiltração ou membranas de osmose reversa, podem afetar a dureza de água como compostos (Ca, K, Mn, Mg) se tornam removidos juntos com as substâncias prejudiciais. Uma unidade de flotação de limpeza permite que estes compostos permaneçam em água, como eles não são coletados na vazão de topo de flotação de limpeza e removidos em rejeitos.

[0045] Em uma modalidade do arranjo de tratamento de água de processo, de acordo com a invenção, a unidade de flotação de limpeza é uma unidade DAF.

[0046] Em uma modalidade, o arranjo de tratamento de água de processo compreende adicionalmente uma unidade de mistura após o separador de sólido-líquido por gravidade, a unidade de mistura configurada para condicionar quimicamente o sobrenadante para flocular partículas contendo sílica no sobrenadante.

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[0047] Em uma modalidade, o arranjo de tratamento de água de processo compreende adicionalmente um tanque separador de vazão de topo depois do separador de sólido-líquido por gravidade.

[0048] Em uma modalidade, o arranjo de tratamento de água de processo compreende adicionalmente uma unidade de filtração para remover produtos químicos promovendo o crescimento microbiológico a partir da água de processo purificada após a unidade DAF.

[0049] Em uma modalidade adicional, a unidade de filtração compreende um filtro de cerâmica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0050] Os desenhos em anexo, que são incluídos para apresentar uma compreensão adicional da presente revelação e que constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustram modalidades da revelação e, junto com a descrição, ajudam a explicar os princípios da presente revelação. Nos desenhos:

[0051] Figuras 1 – 3 são fluxogramas simplificados da modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0052] Referência será feita agora em detalhes às modalidades da presente revelação, das quais um exemplo é ilustrado nos desenhos em anexo.

[0053] A descrição abaixo revela algumas modalidades com tais detalhes que um versado na técnica é capaz de utilizar o arranjo de flotação e seu uso, e o método com base na revelação. Nem todas as etapas das modalidades são discutidas em detalhes, uma vez que muitas etapas serão óbvias para o versado na técnica com base nesta revelação.

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[0054] Por razões de simplicidade, os números dos itens serão mantidos nas seguintes modalidades exemplares no caso de componentes repetidos.

[0055] As figuras em anexo 1-3 ilustram um arranjo de flotação 1 em alguns detalhes. As figuras não são desenhadas em proporção e muitos dos componentes são omitidos para maior clareza. O arranjo de flotação 1 compreende um circuito de flotação de minerais 10 arranjado para tratar partículas de minério compreendendo Fe, colocadas em suspensão em pasta fluida 100, por flotação reversa de modo que a pasta fluida é separada em vazão de topo 101 e vazão de fundo 102. Vazão de topo 101 pode compreender partículas contendo silicato, SiO2 solúvel e outro material indesejado, prejudicial ou não recuperado ou compostos tais como partículas finas e partículas maiores, compreendendo C, P, N, Ca, K, Mn, Mg; produtos químicos de flotação residuais, tais como produtos químicos do coletor à base de amino ou depressores à base de amido, micróbios, etc, colocados em suspensão e/ou dissolvidos em água. Vazão de fundo 102 compreende o material contendo Fe recuperado.

[0056] O arranjo de flotação 1 compreende adicionalmente um arranjo de tratamento de água de processo 20, destinada ao tratamento da vazão de topo 101 do circuito de flotação de minerais 10. O arranjo de tratamento de água de processo 20 compreende um separador de sólido-líquido por gravidade 21 em que a vazão de topo 101 é drenado em um modo convencional, isto é, por separação de um sedimento 212 compreendendo partículas maiores e mais pesadas de um sobrenadante 211 compreendendo os compostos sólidos acima mencionados em uma faixa de partícula fina (pelo menos

15 / 22 partículas contendo sílica), assim como quaisquer produtos químicos de flotação residuais, SiO2 solúvel, micróbios e água. O separador de sólido-líquido por gravidade 21 pode ser, por exemplo, um espessador ou um clarificante.

[0057] O arranjo de tratamento de água de processo 20 compreende adicionalmente uma unidade de flotação de limpeza

23. A unidade de flotação de limpeza emprega gás de flotação para flutuar partículas coletadas por produtos químicos do coletor. Em particular, flotação na unidade de flotação de limpeza 23 é executada utilizando microbolhas, ou bolhas de gás de flotação tendo a faixa de tamanho particular. Na flotação de limpeza e na unidade de flotação de limpeza 23, de acordo com a invenção, pelo menos 90% das bolhas de gás de flotação estão uma faixa de tamanho de 2 a 250 µm. A flotação de limpeza pode empregar flotação com gás dissolvido (DAF), e a unidade de flotação de limpeza 23 pode ser uma unidade DAF. Outros métodos para efetuar flotação com bolhas de gás de flotação de tamanho menor também podem ser empregados, tal como flotação elétrica com camada dupla ou flotação com membrana.

[0058] DAF é um processo de microflotação que é usado em várias aplicações em clarificação de água ou efluente. As partículas sólidas são separadas do líquido usando bolhas de gás de flotação muito pequenas, microbolhas. As microbolhas com um tamanho na faixa de 30 – 100 µm são geradas dissolvendo ar ou outro gás de flotação no líquido sob pressão. As bolhas são formadas na queda de pressão quando a dispersão é liberada. As partículas de forma sólida se fixam nas bolhas e sobem para a superfície. Uma pasta fluida flutuante formada é removida da superfície do líquido como rolos de lama coma

16 / 22 vazão de topo de DAF. Produtos químicos podem ser necessários, às vezes, para auxiliar na floculação e aumentar a eficiência de remoção de sólidos. Tipicamente, a remoção de coloides é possível com coagulação eficiente.

[0059] Na unidade de flotação de limpeza 23, o sobrenadante 211 é submetido à flotação a fim de coletar, pelo menos, as partículas contendo sílica, adicionalmente também outras partículas, tais como partículas compreendendo C, P, N. Em uma modalidade da invenção, o sobrenadante 211 compreende uma quantidade de produtos químicos de flotação residuais (por exemplo, coletores à base de amino) como reaproveitados a partir do processo de flotação reversa de Fe no circuito de flotação de minerais 10 suficiente para flocular uma parte significante das partículas contendo sílica, assim como para coagular o SiO2 solúvel em partículas de forma sólida. Subsequentemente, pelo menos, partículas contendo sílica são separadas do sobrenadante na vazão de topo de flotação de limpeza 232 e removidas do arranjo de flotação 1 como rejeitos. Simultaneamente, água de processo purificada 231 é formada na unidade de flotação de limpeza 23 como vazão de fundo de flotação de limpeza. A água de processo purificada 231 pode ser, então, recirculada de volta ao circuito de flotação de minerais 10 para ser usada, por exemplo, como água de diluição da alimentação de pasta fluida

100.

[0060] A água de processo purificada 231 pode ser adicionalmente tratada em uma unidade de filtração 24 para remover micróbios e produtos químicos promovendo o crescimento microbiológico, ou para remover quaisquer outros produtos químicos indesejados da água de processo purificada

17 / 22 231 (ver Figura 1). A unidade de filtração 24 pode ser de qualquer tipo conhecido no campo. Em uma modalidade, a unidade de filtração 24 compreende um filtro de cerâmica ou vários filtros de cerâmica.

[0061] Adicionalmente, o arranjo de tratamento de água de processo 20 pode compreender um tanque separador de vazão de topo 21b diretamente após o separador de sólido-líquido por gravidade 21 (ver Figura 3). O sobrenadante 211 é levado para o tanque separador de vazão de topo 21b antes de dirigir o mesmo para a unidade de flotação de limpeza 23, por exemplo para controlar o fluxo volumétrico na unidade de flotação de limpeza 23. Além disso, adicionalmente ou alternativamente, o arranjo de tratamento de água de processo 20 pode compreender uma unidade de mistura 22 (ver Figuras 2, 3) após o separador de sólido-líquido por gravidade, ou após o tanque separador de vazão de topo 21b, caso se empregue um. A unidade de mistura 22 pode ser de qualquer tipo conhecido no campo, disposta para permitir a adição de produtos químicos desejados, tais como coagulantes e/ou floculantes e o tratamento do sobrenadante 211 por condicionamento químico, de modo que pelo menos as partículas contendo sílica podem ser floculadas antes de conduzir o sobrenadante 211 na unidade DAF 23. Também, o SiO2 solúvel pode ser assim floculado em partículas de forma sólida e, assim, subsequentemente removido da água de processo purificada. Isto pode ser requerido, caso o sobrenadante não compreenda uma quantidade suficiente de produtos químicos do coletor residuais, como reaproveitados a partir do circuito de flotação 10 para assegurar uma suficiente floculação de partículas contendo sílica na unidade de flotação de limpeza

18 / 22 23, ou assegurar a criação de flocos suficientemente grandes na unidade de flotação de limpeza 23. Tanto o tanque separador de vazão de topo 21b como a unidade de mistura 22 podem ser ainda utilizados para ajustar a temperatura e/ou pH do sobrenadante 211, se desejado, para preparar o sobrenadante para a flotação de limpeza.

[0062] No método para tratamento de água de processo do arranjo de flotação 1, as seguintes etapas são realizadas.

[0063] Em etapa a) vazão de topo 101 do circuito de flotação de minerais 10 é drenado no separador de sólido- líquido por gravidade 21 para separar o sedimento 212 do sobrenadante 211 compreendendo água, partícula contendo sílica, SiO2 solúvel, partículas finas, micróbios e produtos químicos de flotação residuais.

[0064] O tempo de residência de vazão de topo 101 no separador de sólido-líquido por gravidade em etapa a) é inferior a 10 horas. O tempo de residência pode ser de 2 a 8 horas, por exemplo 3,5 horas; 4 horas; 5,75 horas; ou 6,5 horas. Após etapa a), o teor de sólidos do sedimento 212 do separador de sólido-líquido por gravidade 21 pode estar acima de 80%, em peso.

[0065] Em etapa b) o sobrenadante 211 é submetido à flotação de limpeza em uma unidade de flotação de limpeza 23 para coletar pelo menos partículas contendo sílica, para separar pelo menos partículas contendo sílica do sobrenadante na vazão de topo de flotação de limpeza 232, e para formar água de processo purificada 231 como vazão de fundo de flotação de limpeza. Na flotação de limpeza, pelo menos 90% das bolhas de gás de flotação estão em uma faixa de tamanho de 0,2 a 250 µm. A flotação de limpeza pode ser

19 / 22 flotação com gás dissolvido (DAF), isto é, a unidade de flotação de limpeza 23 pode ser uma unidade DAF.

[0066] Antes da etapa b), a temperatura e o pH do sobrenadante 211 podem ser ajustados para otimizar a flotação de limpeza na unidade de flotação de limpeza 23, ou as etapas de processo precedentes podem levar a temperatura e/ou o pH do sobrenadante a exibir determinados valores. A temperatura do sobrenadante 211 pode ser, ou pode ser ajustada a, 2-70 °C. O pH do sobrenadante 211 pode ser, ou pode ser ajustado a, 5-14. No caso das propriedades acima mencionadas do sobrenadante 211, necessárias para serem ajustadas separadamente, isto pode ser feito no tanque separador de vazão de topo 21b, e/ou na unidade de mistura 22.

[0067] Em etapa c), a vazão de topo de flotação de limpeza 232 é removido como rejeitos, e em etapa d), água de processo purificada 231 é recirculada no circuito de flotação de minerais 10. Antes de recircular a água de processo purificada 231 no circuito de flotação de minerais 10, ela pode ser submetida a uma etapa de filtração para remover produtos químicos promovendo o crescimento microbiológico, ou para remover outros compostos químicos indesejados ou prejudiciais. Na etapa de filtração, uma unidade de filtração 24 compreendendo um filtro de cerâmica pode ser usada.

[0068] Em uma etapa do método adicional, o sobrenadante 211 pode ser conduzido a um tanque separador de vazão de topo 21b após etapa a). Adicionalmente ou alternativamente, o sobrenadante 211 pode ser condicionado quimicamente em uma unidade de mistura 22 antes da etapa b). O sobrenadante pode ser levado dentro da unidade de mistura 22 diretamente a partir do separador de sólido-líquido por gravidade 21 ou a

20 / 22 partir do tanque separador de vazão de topo 21b, se tal for usado. Na unidade de mistura 22, o sobrenadante pode ser condicionado quimicamente por adição de um coagulante para auxiliar na coleta do SiO2 no sobrenadante por coagulação do mesmo, presente ou na forma de partículas contendo sílica ou como SiO2 solúvel. O coagulante pode ser escolhido dentre um grupo compreendendo: coagulantes inorgânicos, sais de alumínio, sais de ferro, coagulantes orgânicos

[0069] Um coagulante inorgânico é cloreto de polialumínio (PAC). Um coagulante inorgânico pode ser adicionado ao sobrenadante 211 na unidade de mistura 22 em uma quantidade de 20 a 2000 ppm, por exemplo em uma quantidade de 50 ppm, 75 ppm, 150 ppm, 225 ppm, 350 ppm, ou 400 ppm. Em uma modalidade, 100 ppm de PAC são adicionados. Um coagulante orgânico pode ser adicionado ao sobrenadante 211 em uma quantidade de 5 a 200 ppm.

[0070] Alternativamente ou adicionalmente, o sobrenadante 211 pode ser condicionado na unidade de mistura 22 por adição de um floculante para auxiliar ainda na coleta do SiO2 no sobrenadante 211 por sua floculação. Por exemplo, floculante natural, tal como amido ou amido modificado, ou polissacarídeos, podem ser usados. Por exemplo, floculantes sintéticos podem ser usados. Os floculantes sintéticos podem exibir diferentes cargas. Exemplos de floculantes sintéticos são: floculantes de peso molecular elevado (acima de 500 000) tais como poliacrilamidas (negativamente ou positivamente carregadas, ou neutras), ou produtos Mannich (positivamente carregados); e floculantes de baixo peso molecular (abaixo de 500 000), tais como poliaminas (positivamente carregadas), poliepiamina (positivamente carregada),

21 / 22 poliDADMAC (positivamente carregado), poli(etileno)iminas (positivamente carregadas), ou óxido de polietileno (neutro).

[0071] Um floculante pode ser adicionado em uma quantidade de 1 a 100 ppm, por exemplo em uma quantidade de 1,25 ppm, 1,75 ppm, 2,25 ppm, 7,5 pp, ou 12,25 ppm. Em uma modalidade, 2 ppm de um floculante são adicionados.

[0072] Pelo método de acordo com a invenção, pelo menos 90% do SiO2 presente em vazão de topo 101 do circuito de flotação de minerais 10 podem ser removidos em etapa b). Além disso, pelo menos 70% do SiO2 solúvel presente na vazão de topo 101 do circuito de flotação de minerais 10 podem ser removidos em etapa b). Ao mesmo tempo, dureza de água de processo purificada 231 não é afetada pelo arranjo de tratamento de água de processo 20 e/ou pelo processo para tratamento da água de processo, isto é, dureza de água de vazão de topo 101 a partir do circuito de flotação de minerais 10 é substancialmente igual que a dureza de água da água de processo purificada 231 recirculada no circuito de flotação de minerais 10.

[0073] As modalidades descritas aqui acima podem ser usadas em qualquer combinação umas com as outras. Várias das modalidades podem ser combinadas juntas para formar uma modalidade adicional. Uma célula de flotação, com a qual a revelação está relacionada, pode compreender pelo menos uma das modalidades descritas aqui acima. É óbvio para um versado na técnica que, com o avanço da tecnologia, a ideia básica da invenção pode ser implementada de vários modos. A invenção e suas modalidades não são, portanto, limitadas aos exemplos descritos acima; ao contrário, elas podem variar dentro do

22 / 22 escopo das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para tratamento de água de processo de uma arranjo de flotação (1) compreendendo um circuito de flotação de minerais (10) arranjado para tratar partículas de minério compreendendo Fe colocado em suspensão em pasta fluida (100) por flotação reversa para a separação de pasta fluida em vazão de fundo (102) e vazão de topo (101), e uma arranjo de tratamento de água de processo (20) para tratamento da vazão de topo (101) do circuito de flotação de minerais; o processo caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) drenar a vazão de topo do circuito de flotação em um separador de sólido-líquido por gravidade (21) para separar um sedimento (212) de um sobrenadante (211) compreendendo água, partículas contendo sílica e SiO2 solúvel, partículas finas, micróbios e produtos químicos de flotação residuais, b) submeter o sobrenadante (211) a flotação de limpeza, em que pelo menos 90% das bolhas de gás de flotação têm um tamanho de 0,2 a 250 µm, em uma unidade de flotação de limpeza (23) para coletar pelo menos partículas contendo sílica, para separar pelo menos partículas contendo sílica do sobrenadante na vazão de topo de flotação de limpeza (232), e para formar água de processo purificada (231) como vazão de fundo de flotação de limpeza, c) remover a vazão de topo de flotação de limpeza (232) como rejeitos, e d) recircular a água de processo purificada (231) no circuito de flotação de minerais (10).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de flotação de limpeza 23 é uma unidade de flotação de gás dissolvido (DAF).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, antes da etapa b), a temperatura do sobrenadante (211) é 2 a 70°C.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, antes da etapa b), o pH do sobrenadante é 5 a 14.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, na etapa a), o tempo de residência da vazão de topo (101) no separador de sólido- líquido por gravidade é inferior a 10 horas, preferivelmente 2 a 8 horas.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o teor de sólidos do sedimento (212) do separador de sólido-líquido por gravidade (21) é pelo menos 80% em peso.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, após etapa a), o sobrenadante (211) é conduzido a um tanque separador de vazão de topo (21b).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que, antes da etapa b), o sobrenadante (211) é condicionado quimicamente em uma unidade de mistura (22) por adição de um coagulante e/ou floculante para flocular partículas contendo sílica no sobrenadante (211).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o coagulante é escolhido dentre um grupo compreendendo: coletor inorgânico, sais de alumínio, sais de ferro, coagulantes orgânicos.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9,

caracterizado pelo fato de que um coagulante é adicionado no sobrenadante (211) em uma quantidade de 20 a 2000 ppm.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o floculante é escolhido dentre um grupo compreendendo: polímeros naturais, floculantes sintéticos.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que um floculante é adicionado no sobrenadante (211) em uma quantidade de 2 a 100 ppm.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que, na etapa b), pelo menos 90% do SiO2 da vazão de topo (101) a partir do circuito de flotação (10) é removido.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que, na etapa b), pelo menos 70% do SiO2 solúvel da vazão de topo (101) a partir do circuito de flotação (10) são removidos.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que, antes da etapa d), a água de processo purificada (231) é submetida à filtração para remover produtos químicos promovendo crescimento microbiológico.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que, na filtração, uma unidade de filtração (24) compreendendo um filtro de cerâmica é usada.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que dureza da água de processo purificada (231) não é afetada pela arranjo de tratamento de água de processo (20).

18. Arranjo de tratamento de água de processo (20) para tratamento de vazão de topo (101) de um circuito de flotação de minerais (10) arranjado para tratar partículas de minério compreendendo Fe colocado em suspensão em pasta fluida (100) por flotação reversa, caracterizado pelo fato de que o arranjo compreende - um separador de sólido-líquido por gravidade (21) para drenar vazão de topo (101) para separar um sedimento (212) de um sobrenadante (211) compreendendo água, partículas contendo sílica e SiO2 solúvel, partículas finas, micróbios e produtos químicos de flotação residuais; e - uma unidade de flotação de limpeza (23) empregando bolhas de gás de flotação das quais pelo menos 90% têm um tamanho de 0,2 a 250 µm, conectada operacionalmente ao separador de sólido-líquido por gravidade para receber o sobrenadante, e arranjada para coletar pelo menos partículas contendo sílica, para separar pelo menos partículas contendo sílica do sobrenadante na vazão de topo de flotação de limpeza (232), e para formar água de processo purificada (231) como vazão de fundo de flotação de limpeza configurado para ser conduzido de volta no circuito de flotação de minerais (10).

19. Arranjo de tratamento de água de processo (20), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a unidade de flotação de limpeza (23) é uma unidade DAF.

20. Arranjo de tratamento de água de processo (20), de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de mistura (22) depois do separador de sólido-líquido por gravidade (21), a unidade de mistura configurada para condicionar quimicamente o sobrenadante (211) para flocular as partículas contendo silicato no sobrenadante (211).

21. Arranjo de tratamento de água de processo (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 20, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um tanque separador de vazão de topo (21b) após o separador de sólido-líquido por gravidade (21).

22. Arranjo de tratamento de água de processo (20), de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de filtração (24) para remover produtos químicos promovendo o crescimento microbiológico da água de processo purificada (231) depois da unidade de flotação de limpeza (23).

23. Arranjo de tratamento de água de processo (20), de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a unidade de filtração (24) compreende um filtro de cerâmica.