BR202021002031U2 - Equipamento para o tratamento de minérios/concentrados de ouro a partir da lixiviação intensiva com solução cianetada alcalina - Google Patents
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Abstract
A presente invenção insere-se no campo de equipamentos aplicados à mineração. Mais precisamente, esta invenção descreve um novo equipamento para o tratamento de minérios de ouro a partir de um módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano, projetado para operar como uma série de etapas discretas, sendo cada etapa facilmente controlada manualmente ou automatizado pelos controles necessários.
O módulo Lixiviação Intensiva Pelicano é composto por unidades discretas capazes de lixiviar/solubilizar o ouro presente em diferentes minérios e/ou concentrados através de solução cianetada alcalina. O ouro solubilizado é então encaminhado para uma célula eletrolítica onde ocorre a eletrorrecuperação da espécie metálica. O equipamento foi projetado para ter uma operação simples, eficiente e segura em lugares remotos.
O equipamento aqui descrito se baseia em um fluxograma simples, com um layout que incorpora poucas partes móveis. Além de válvulas pneumáticas, diferentes bombas e demais periféricos, o equipamento e composto por um painel de controle, por um hopper (silo) de armazenamento de minério, por um reator de fluxo ascendente, por um tanque de alimentação do reator e por uma célula eletrolítica.
O módulo Lixiviação Intensiva Pelicano é composto por unidades discretas capazes de lixiviar/solubilizar o ouro presente em diferentes minérios e/ou concentrados através de solução cianetada alcalina. O ouro solubilizado é então encaminhado para uma célula eletrolítica onde ocorre a eletrorrecuperação da espécie metálica. O equipamento foi projetado para ter uma operação simples, eficiente e segura em lugares remotos.
O equipamento aqui descrito se baseia em um fluxograma simples, com um layout que incorpora poucas partes móveis. Além de válvulas pneumáticas, diferentes bombas e demais periféricos, o equipamento e composto por um painel de controle, por um hopper (silo) de armazenamento de minério, por um reator de fluxo ascendente, por um tanque de alimentação do reator e por uma célula eletrolítica.
Description
1. A presente invenção insere-se no campo de equipamentos aplicados à mineração. Mais precisamente, esta invenção descreve um novo equipamento para o tratamento de minérios de ouro a partir de um módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano, projetado para operar como uma série de etapas discretas, sendo cada etapa facilmente controlada manualmente ou automatizado pelos controles necessários.
2. O beneficiamento de minérios de ouro apresenta algumas peculiaridades que o distinguem de outros métodos de tratamento. A espécie submetida ao processo de beneficiamento é uma entidade química em sua forma elementar metálica, caracterizada por elevadas densidade e maleabilidade. O valor de mercado do produto é consideravelmente superior ao da grande maioria dos bens minerais.
3. A definição da rota de beneficiamento metalúrgico dos minérios auríferos engloba fatores técnicos, econômicos e geopolíticos. Questões relacionadas à mineralogia da matriz mineral, ao tipo de padrão de liberação dos minerais portadores de ouro, ao tamanho das partículas e às propriedades físicas e químicas do metal devem ser consideradas (GRANATO, 1986; PERES et al., 2002). Em termos gerais, as rotas de beneficiamento podem se restringir a simples técnica de adequação granulométrica do minério às etapas hidrometalúrgicas subsequentes ou envolver, além da preparação, estágios de concentração (PERES et al., 2002).
4. A preparação pode abranger operações de britagem, peneiramento, moagem e classificação, permitindo a liberação de diferentes partículas minerais, as quais são subsequentemente enviadas para a etapa de concentração. Já os estágios de concentração podem envolver operações de separação gravítica e flotação, cujas propriedades exploradas são, respectivamente, a diferença de densidade e de hidrofobicidade (natural ou induzida) entre o ouro e os minerais a ele associados (PERES et al., 2002).
5. O processo de dissolução do ouro por solução cianetada alcalina ainda é a técnica hidrometalúrgica mais comum e viável para solubilizar o metal. Entretanto, determinados minérios auríferos refratários não apresentam resposta satisfatória quando submetidos ao processo de cianetação sem que antes sejam levados a uma etapa de pré-tratamento. Essa etapa de pré-tratamento pode envolver operações de ustulação, oxidação sob pressão ou oxidação química e bioquímica e a utilização de aditivos químicos de superfície (PRASAD, MENSAH e PIZARRO, 1991).
6. O ouro solubilizado em soluções cianetadas pode ser concentrado a partir da adsorção em carvão ativado ou resinas, da precipitação com pó de zinco e da eletrorrecuperação, sendo estas técnicas utilizadas individualmente ou combinadas. Por fim, o concentrado de ouro obtido na etapa de beneficiamento hidrometalúrgico é levado a subsequente etapa de refino, que envolve técnicas pirometalúrgicas e eletrolíticas, a fim de se obter ouro de pureza superior a 96,6% (ouro monetário) (FREITAS e COSTA, 2002; DUTRA, 2002).
7. A presente invenção propõe um módulo (equipamento) de Lixiviação Intensiva Pelicano composto por unidades discretas capazes de lixiviar/solubilizar o ouro presente em diferentes minérios e/ou concentrados através de solução cianetada alcalina. O ouro solubilizado é então encaminhado para uma célula eletrolítica onde ocorre a eletrorrecuperação da espécie metálica. O equipamento foi projetado para ter uma operação simples, eficiente e segura em lugares remotos.
8. Figura 1: Fluxograma básico do equipamento proposto para o processo de lixiviação intensiva de ouro presente em diferentes minérios e/ou concentrados.
9. Figura 2: Arranjo geral do equipamento proposto para o processo de lixiviação intensiva de ouro presente em diferentes minérios e/ou concentrados (vista frontal).
10. Figura 3: Vista frontal em corte transversal do difusor presente em diferentes minérios e/ou concentrados, indicação das telas e esferas.
11. Figura 4: Vista frontal em corte transversal da Célula eletrolítica presente em diferentes minérios e/ou concentrados, indicação dos ânodos e cátodos.
12. Figura 5: Arranjo geral do equipamento proposto para o processo de lixiviação intensiva de ouro presente em diferentes minérios e/ou concentrados (vista Isométrica frontal).
13. Figura 6: Arranjo geral do equipamento proposto para o processo de lixiviação intensiva de ouro presente em diferentes minérios e/ou concentrados (vista isométrica posterior).
14. Figura 7: Arranjo geral da célula eletrolítica presente em diferentes minérios e/ou concentrados (vista isométrica frontal).
15. Figura 8: Arranjo geral da célula eletrolítica presente em diferentes minérios e/ou concentrados, (vista isométrica posterior).
16. A presente invenção descreve um novo equipamento utilizado para lixiviar/solubilizar o ouro presente em diferentes minérios e/ou concentrados através de solução cianetada alcalina.
17. O equipamento aqui descrito se baseia em um fluxograma simples (FIGURA 1), o equipamento e composto por um painel de controle (1), por um Hopper (silo) de Armazenamento de Minério (2), que consiste em um tanque com um volume útil de 388L que irá receber e estocar material proveniente de processos de concentração.
18. Por um Reator de Fluxo Ascendente (3), que consiste em um tanque cônico com um volume útil de 375L, responsável por solubilizar o ouro presente em diferentes minérios e/ou concentrados através de solução cianetada alcalina.
19. Por um tanque de alimentação do reator com um volume útil de 1700L, equipado com três resistências para aquecimento da solução cianetada, com o intuito de melhorar o processo de lixiviação (4) e por uma célula eletrolítica (6) de 800I, responsável pela recuperação do metal desejado através de eletrodeposição.
20. A célula eletrolítica (6) possui ânodos (placas de aço inoxidável perfuradas) e os cátodos (placas revestidas com uma malha de arame ou lã de aço inoxidável), este último é responsável pela recuperação no ouro solubilizado no processo de lixiviação.
21. O princípio de operação do módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano é baseado em um reator cônico de fluxo ascendente de leito fluidizado (3), que possui uma tela de difusão em sua base (extremidade inferior) (5), responsável por distribuir uniformemente a solução lixiviante.
22. O difusor (5) funciona como um filtro, equipado com telas de abertura inferior a 1mm e esferas plásticas com diâmetros entre 5 e 10mm, retendo o material proveniente do Silo de Armazenamento de Concentrado (2)
23. O fluxograma básico de processo do módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano envolve oito etapas principais:
24. Transferência do minério e/ou concentrado do Hopper de alimentação (2) para o reator de fluxo ascendente (3);
25. Pré-lavagem (deslamagem) do minério e ou concentrado, ocorrendo no reator de fluxo ascendente (3) com água.
26. Mistura e condicionamento dos reagentes utilizados na lixiviação no tanque de alimentação do reator (4);
27. Lixiviação ocorrendo no reator de fluxo ascendente (3);
28. Recirculação da solução carregada de ouro oriunda da lixiviação entre o reator de fluxo ascendente (3), tanque de alimentação (4) (enriquecimento da solução)
29. Recirculação da solução carregada de ouro oriunda da lixiviação entre o reator de fluxo ascendente (3), tanque de alimentação (4) e célula eletrolítica (6) (eletrodeposição);
30. Descarga do resíduo da lixiviação;
31. Disposição do resíduo (lama) formado na célula eletrolítica.
32. O módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano utiliza um Hopper de armazenamento de minério (2) e/ou concentrado projetado com um volume ativo de 388L, superior ao do Reator de Fluxo Ascendente (3), que possui um volume total de 375L.
33. Antes de transferir o minério e/ou concentrado para o reator de fluxo ascendente, o mesmo é preenchido previamente com água a 25% do seu volume útil, a fim de evitar o impacto direto do material a ser lixiviado com a tela de difusão (5) presente no fundo do reator. O impacto direto pode causar desgaste prematuro da tela e o bloqueio do meio de difusão, o que acarretará na formação de caminhos preferenciais para a solução lixiviante.
34. Ao término da transferência do minério e/ou concentrado, completa-se o volume útil do reator de fluxo ascendente (3) com água e inicia-se a etapa de estratificação do material presente no mesmo. Em geral, a granulometria deste material é heterogênea (as partículas não possuem tamanho de grão uniforme), sendo a estratificação um processo de extrema importância, uma vez que tem como objetivo separar partículas de diferentes faixas granulométricas dentro do reator de fluxo ascendente. A água é injetada na porção inferior do reator e distribuída uniformemente pela área transversal do cartucho de difusão (5). Com o aumento da área transversal do corpo do reator, há uma redução na velocidade ascendente, o que possibilita a estratificação do minério e/ou concentrado em diferentes faixas granulométricas. Assim, as partículas finas são conduzidas para a porção superior do reator e as partículas grossas permanecem na porção intermediária e inferior do mesmo. O material deve ser mantido em repouso no reator por 30 minutos para que, em seguida, seja iniciada a etapa de deslamagem.
35. A etapa de deslamagem é uma das mais críticas da operação do módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano e deve ser criteriosamente controlada a fim de garantir a máxima eficiência do equipamento em questão. O objetivo desta etapa é remover as partículas finas que podem causar problemas na etapa de eletrodeposição do metal, bem como prejudicar a drenagem dos sólidos (descarga do resíduo) ao término da etapa de lixiviação do minério e/ou concentrado. A deslamagem deve ser ajustada e perdurar por um período de tempo suficiente para remover todos os finos do material. Ressalta-se que a vazão (fluxo) de água na etapa de deslamagem deve ser inferior à vazão de água da etapa de estratificação.
36. A etapa de mistura e condicionamento dos reagentes no tanque de alimentação (4) do reator ocorre concomitante às etapas de estratificação e deslamagem e tem por objetivo preparar a solução necessária para a etapa de lixiviação. Para isso, adiciona-se água ao tanque de alimentação e uma quantidade de hidróxido de sódio (NaOH) ou leite de cal (Ca(OH)2) necessária para elevar o pH a valores superiores a 10,5. Em seguida, adiciona-se cianeto de sódio (NaCN) a concentrações (p/v) pré-estabelecidas em testes de laboratório. Por fim, adiciona-se gradualmente o acelerador de lixiviação Turbo2 granular (0,5 grama de Turbo2 por grama de ouro esperado) a fim de garantir a dissolução completa do reagente. Ao término da adição e dissolução dos reagentes, aciona-se o aquecedor de imersão do tanque de armazenamento para aquecer a solução lixiviante a temperatura de processo selecionada para a realização da lixiviação. O equipamento foi projetado para operar em temperatura máxima de 70°C. Esta temperatura não deve ser excedida.
37. Na etapa de lixiviação ocorre a dissolução do ouro presente no minério e/ou concentrado. A solução lixiviante é circulada através do reator de fluxo ascendente (3), sendo alimentada pela base inferior do mesmo (5). Essa circulação em fluxo ascendente provoca a expansão do leito de sólidos, permitindo a formação de um "leito fluidizado" no reator. Em seguida, a solução transborda por uma calha na parte superior do mesmo, retornando ao tanque de alimentação para completar o ciclo e continuar a recirculação. A vazão (fluxo) da solução lixiviante deve ser ligeiramente inferior (10 a 20%) do que a vazão de deslamagem, a fim de evitar o arraste de material sólido (fino) para o tanque de alimentação e posteriormente para a célula eletrolítica. O tempo de lixiviação pode variar de minério para minério, mas, em geral, altos percentuais de dissolução de ouro são alcançados com tempos de lixiviação inferiores a 8 h.
38. A etapa de eletrodeposição ocorre após o término do ciclo de lixiviação do minério e/ou concentrado. O fluxo de solução lixiviante é direcionado a uma célula eletrolítica (6), através da qual uma corrente elétrica é aplicada de um ânodo para um cátodo (onde o ouro antes presente em solução será depositado) através de um eletrólito. Os ânodos são placas de aço inoxidável perfuradas e os cátodos são placas revestidas com uma malha de arame ou lã de aço inoxidável. Os ânodos são uniformemente distribuídos ao longo do comprimento do tanque retangular (cuba eletrolítica), com os cátodos localizados entre cada par de ânodos. O ouro é depositado em forma de pó e é removido manualmente após acumular-se por vários ciclos.
39. A solução oriunda da célula eletrolítica (6) retorna para o tanque de armazenamento (4) e é novamente bombeada para o reator de fluxo ascendente (3), caracterizando um circuito fechado. Esta etapa ocorre até que seja alcançada a máxima recuperação de ouro antes presente em solução.
40. A solução lixiviante é circulada por um determinado período de tempo para alcançar as recuperações desejadas. Em geral, partículas de ouro inferiores a 1 mm são solubilizadas em até 18 h, em condições normais de operação. Partículas de ouro com tamanho de grão superior a 1 mm podem exigir tempos de lixiviação crescentes, a fim de dissolver completamente o metal.
41. Alguns fatores podem favorecer a taxa de dissolução do ouro, dos quais citam-se:
42. Aumentar a dosagem de Turbo2 - Com o aumento da dosagem de Turbo2, aumenta-se a quantidade de oxigênio dissolvido em solução, ocasionando um aumento na taxa de dissolução do ouro. Ressalta-se, entretanto, que dosagens de Turbo2 superiores a 2 g.L-1 podem prejudicar a etapa de eletrodeposição do metal;
43. Otimizar a dosagem de cianeto de sódio a fim de atingir percentuais máximos de dissolução de ouro;
44. Aumentar a temperatura da solução lixiviante - Este artifício deve ser utilizado em conjunto com a adição de Turbo2. A realização de lixiviação em temperaturas elevadas sem a adição de Turbo2 resultará em baixas taxas de dissolução.
45. Antes da descarga, ο resíduo presente no reator é submetido a uma etapa de lavagem com água "nova", a fim de remover quantidades residuais de ouro dissolvido impregnadas no material. A etapa de descarga do resíduo da lixiviação é caracterizada pela retirada do resíduo do reator de fluxo ascendente (3) através de uma válvula de descarga localizada em sua porção inferior lateral.
46. Ao término da etapa de eletrodeposição, a solução exaurida em ouro pode ser parcialmente reaproveitada em novo ciclo de lixiviação ou encaminhada para uma etapa de regeneração do cianeto e/ou tratamento de efluente. Os cátodos são lavados para o recolhimento do ouro e o resíduo (lama) formado no fundo da célula eletrolítica são recolhidos e dispostos de maneira conveniente.
47. O módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano possui um controlador lógico programável (PLC) com um software desenvolvido exclusivamente para desempenhar funções de automação, controle e monitoramento, acoplado a um painel touch screen.
48. Ο módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano possui válvulas pneumáticas com acionamento via comando elétrico.
49. Os parâmetros operacionais a serem definidos (setpoints) são: vazão de estratificação, vazão de deslamagem, vazão de lixiviação, tempo de deslamagem, tempo de lixiviação.
50. DUTRA, A. J. B. Eletrorrecuperação do Ouro. TRINDADE, R. de B. E. (Ed.); FILHO, O. L. (Ed.). Extração de Ouro - Princípios, Tecnologia e Meio Ambiente. Rio de Janeiro: 2002, cap. 5, p. 127-147.
51. FREITAS, L. R. de; COSTA, R. de S. Recuperação do Ouro Dissolvido. TRINDADE, R. de B. E. (Ed.); FILHO, O. L. (Ed.). Extração de Ouro - Princípios, Tecnologia e Meio Ambiente. Rio de Janeiro: 2002, cap. 4, p. 87-125.
52. GRANATO, M. Metalurgia Extrativa do Ouro. Brasília: Centro de Tecnologia Mineral (CETEM), 1986, 79 p.
53. PERES, A. E. C.; CHAVES, A. P.; LINS, F. A. F.; TOREM, M. L. Beneficiamento de Minérios de Ouro. In: TRINDADE, R. de B. E. (Ed.); FILHO, O. L. (Ed.). Extração de Ouro - Princípios, Tecnologia e Meio Ambiente. Rio de Janeiro: 2002, cap. 2, p. 15-50.
54. PRASAD, M.S.; MENSAH, R., -B.; PIZARRO, R.S. Modern Trends in Gold Processing -Overview. Minerals Engineering. Great Britain: Pergamon Press, 1991, v. 4, n⍛. 12, p. 12571277.
Claims (7)
- "Módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano" caracterizado por um hopper (silo) de armazenamento de minério e/ou concentrado, por um reator de fluxo ascendente, por um tanque de alimentação do reator, por uma célula eletrolítica, por válvulas pneumáticas, por bombas e por um controlador lógico programável (PLC) com um software desenvolvido exclusivamente para desempenhar funções de automação, controle e monitoramento, acoplado a um painel touch screen.
- "Módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por hopper de armazenamento de minério e/ou concentrado ser projetado para receber materiais sob a forma de polpa, acomodá-los para que ocorra um processo de decantação e, posteriormente, drenar o excesso de água.
- "Módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por reator de fluxo ascendente ser projetado em forma cônica, dotado de um cartucho de difusão em sua extremidade inferior, cujo cartucho é preenchido com esferas de 5 mm a 10mm e isolado por uma malha de abertura inferior a 1mm a fim de evitar o acúmulo e, por consequência, a perda de minério e/ou concentrado na extremidade inferior do reator; o cartucho de difusão contribui para a fluidização do leito e evita que se formem caminhos preferenciais ao injetar água ou solução lixiviante no reator.
- "Módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por tanque de alimentação do reator ser dotado de três resistências elétricas responsáveis por aquecer e manter a solução lixiviante na temperatura de setpoint.
- "Módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por célula eletrolítica ser dotada de ânodos e cátodos; os ânodos são placas de aço inoxidável perfuradas e os cátodos são placas revestidas com uma malha de arame ou lã de aço inoxidável; os ânodos são uniformemente distribuídos ao longo do comprimento do tanque retangular (cuba eletrolítica), com os cátodos localizados entre cada par de ânodos.
- "Módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por controlador lógico programável (PLC) ser dotado de um software desenvolvido exclusivamente para desempenhar funções de automação, controle e monitoramento, acoplado a um painel touch screen.
- "Módulo de Lixiviação Intensiva Pelicano" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por válvulas pneumáticas e bombas serem dotada de comando elétrico.
Priority Applications (1)
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| BR202021002031-3U BR202021002031U2 (pt) | 2021-02-03 | 2021-02-03 | Equipamento para o tratamento de minérios/concentrados de ouro a partir da lixiviação intensiva com solução cianetada alcalina |
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