BRPI1104050A2 - Método para processar materiais minerais contendo ilmenita com alto teor de argila e produtos relacionados - Google Patents

Abstract

Método para processar materiais minerais contendo ilmenita com alto teor de argila e produtos relacionados. Um método para processar material mineral contendo ilmenita com alto teor de argila inclui o processamento envolvendo a separação por velocidade de sedimentação para preparar um primeiro concentrado de ilmenita seguido de processamento envolvendo separação magnética para preparar um segundo concentrado de ilmenita. Separação por velocidade de sedimentação pode incluir a separação de sedimentação diferencial principalmente para a remoção de finos de argila e sílica seguida por elutriaçâo para a remoção de sílica grosseira e finos adicionais. Tambénl são providos produtos concentrados de ilmenita de alta qualidade e produtos de escória incluindo baixas concentrações de materiais contaminantes problemáticos

Description

"MÉTODO PARA PROCESSAR MATERIAIS MINERAIS CONTENDO ILMENITA COM ALTO TEOR DE ARGILA E PRODUTOS RELACIONADOS" CAMPO DA INVENÇÃO A invenção se refere ao processamento de materiais minerais contendo ilmenita com alto teor de argila, por exemplo, para preparar concentrados de ilmenita contendo titânio que podem ser processados para fazer produtos de dióxido de titânio purificado, tal como para uso como pigmentos e opacificantes. A invenção também se refere aos produtos relacionados, tais como produtos concentrados de ilmenita e produtos de lama de dióxido de titânio.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO O dióxido de titânio (Ti02) , também conhecido como titânia, é um material de base de alto volume com vários usos comerciais. Grandes quantidades de Ti02 são utilizadas como pigmentos e opacificantes em uma variedade de produtos, incluindo, por exemplo, tintas, revestimentos, plásticos, borracha, têxteis, papel, cerâmica, cosméticos, alimentos e produtos farmacêuticos. Matérias-primas para a preparação de produtos.de TiQ2 são provenientes de minérios ricos em minerais contendo titânio, tais como rutilo e ilmenita, sendo eles dois minerais de importância comercial em particular. 0 rutilo é uma forma de Ti02 puro. A ilmenita é um mineral de óxido de ferro-titânio, geralmente de fórmula FeTi03, embora a ilmenita possa às vezes também conter quantidades de outros metais, além de ferro. A produção atual desses minerais contendo titânio é de exploração de jazidas de areia sedimentar rica em minerais pesados, incluindo muitas vezes rutilo,. ilmenita e zircônia. As areias minerais podem ser mineradas a seco ou a úmido (por exemplo, dragagem). O processamento pode incluir a separação ' por’ gravidade (por exemplo, concentradores em espiral) para separar partículas de areia de mineral pesado (por exemplo, rutilo, ilmenita, zircônia) de outras partículas de areia (por exemplo, sílica). O processamento pode também envolver remoção de finos, tal como em uma centrífuga, para remover partículas de argila. Além dos minerais contendo titânio, outros minerais pesados (por exemplo, zircônia) também podem ser concentrados em concentrado de mineral pesado. Propriedades eletrostáticas e magnéticas podem ser usadas para separar diferentes minerais pesados. Por exemplo, a ilmenita tem propriedades magnéticas e é muitas vezes recuperada por separação magnética de minerais não-magnéticos (por exemplo, rutilo e zircônia). Processamento de ilmenita ainda pode incluir fundição para separar os componentes de titânio e ferro do mineral e concentrar titânio em escória. A escória pode então ser processada através de um processo de cloreto tradicional para a produção de pigmento de dióxido de titânio ou produtos opacificantes. A exploração de jazidas de areia de minerais pesados tem sido tradicionalmente centrada sobre jazidas com baixo teor de argila. Durante a mineração, as áreas que possuem teores de argila significativamente maiores podem ser encontradas. Algumas tentativas têm sido feitas para tentar recuperar minerais pesados das áreas de teor elevado de argila, mas com sucesso limitado. Muitas vezes, as áreas com alto teor de argila não podem ser simplesmente processadas para recuperação de minerais pesados. Isso representa um recurso subutilizado em,jazidas de mineração existentes que, em geral têm baixo téor de argila, exceto ■ - } para áreas de alto teor de argila. Além disso, a falta de opções de processamento para as jazidas de areia de minerais pesados que podem em geral ter teor de argila geralmente elevado limita significativamente a disponibilidade de recursos exploráveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um primeiro aspecto da invenção é fornecer um método de processamento de uma alimentação inicial de material mineral particulado extraido compreendendo ilmenita e magnetita, e com alto teor de argila, em que a argila está presente no material ' mineral em grande percentual em peso em relação à ilmenita ou à magnetita. O método envolve o processamento de uma primeira alimentação de partículas para preparar um primeiro concentrado de ilmenita e depois o processamento de uma segunda alimentação de partículas contendo pelo menos uma parte do primeiro concentrado de ilmenita para preparar um segundo concentrado de ilmenita. A preparação do primeiro concentrado de ilmenita compreende a separação por velocidade de sedimentação da primeira alimentação de partículas da maior parte da argila da alimentação inicial do material mineral e recuperação da separação por velocidade de sedimentação do primeiro concentrado de ilmenita. A separação por velocidade de sedimentação é baseada na velocidade de sedimentação das partículas em meio aquoso. A preparação do segundo concentrado de ilmenita compreende magneticamente separar a segunda alimentação de partículas da maior parte da ilmenita contida na segunda alimentação de partículas. O método do primeiro aspecto:permite a exploração de recursos não-convencionais de titânio que contêm uma alta concentração de ilmenita, mas que contêm teor de argila que é muito alto para o processamento convencional de areias de mineral pesado. Alguns exemplos de material mineral que podem ser processados usando o método da invenção incluem áreas de alto teor de argila que podem ser encontradas durante a mineração de jazidas de minerais pesados convencionais com baixo teor de argila, bem como jazidas não convencionais anteriormente inexploráveis devido a um alto teor de argila em geral. Esta última possibilidade é particularmente importante, porque a aplicação do método para essas jazidas não convencionais permite o processamento de jazidas minerais tendo propriedades diferentes do alto teor de argila, permitindo a preparação de novos e benéficos concentrados de ilmenita e outros produtos, por exemplo, que contêm beneficamente pequenas quantidades de um ou mais dos seguintes elementos: cálcio, magnésio, manganês, cromo, urânio e tório.

Uma série de recursos refinados e certas características adicionais são aplicáveis ao primeiro aspecto da invenção. Esses refinamentos de recursos e características adicionais podem ser usados individualmente ou em qualquer combinação. Assim, cada um dos seguintes recursos pode ser, mas não obrigatoriamente, usado com qualquer outra característica ou combinação do primeiro aspecto. A alimentação inicial pode ser o material mineral como extraído, também referido como material "de extração bruta". A alimentação inicial do material mineral pode incluir ilmenita em uma quantidade de pelo menos 7 por cento em peso, ou pelo menos 10 por cento em peso, ou pelo menos 13 por cento em peso, ou pelo menos 14 por cento em peso, ou pelo menos 15 por cento em peso ou mais. A alimentação inicial pode incluir ilmenita em uma quantidade de até 22 por cento em peso, ou até 20 por cento em peso, ou até 18 por cento em peso. 0 teor de Ti02 na alimentação inicial do material mineral pode ser na maioria dos casos, ou inteiramente, provido pela ilmenita. Quando todo ou substancialmente todo o Ti02 é provido pela ilmenita, então o teor de ilmenita será de aproximadamente 1,9 vezes o teor de TÍO2. A alimentação inicial de material mineral pode incluir TiC>2 em uma quantidade de pelo menos 3,5 por cento em peso, pelo menos 6 por cento em peso, pelo menos 7 por cento em peso, pelo menos 7,5 por cento em peso, ou mesmo, pelo menos 8 por cento em peso ou mais. A alimentação inicial do material mineral pode incluir T1O2 em uma quantidade de até 13 por cento em peso, até 11 por cento em peso, até 10 por cento em peso ou até 9 por cento em peso. Pelo menos 90 por cento, pelo menos 95 por cento ou, pelo menos 98 por cento ou mais do TÍO2 na alimentação inicial do material mineral, e também na primeira alimentação de partículas, podem ser contidos dentro de ilmenita. A alimentação inicial do material mineral pode incluir a magnetita em uma quantidade de pelo menos 2 por cento em peso, pelo menos 5 por cento em peso ou pelo menos 7 por cento em peso ou mais. A alimentação inicial do material mineral pode incluir a argila em uma quantidade de pelo menos 35 por cento em peso, pelo menos 40 por cento em peso, pelo menos 45 por cento em peso, pelo menos 50 por cento em peso ou pelo menos 55 por cento em peso ou mais. A alimentação inicial do material mineral pode frequentemente compreender a . argila em uma quantidade de até 7 5 por cento em peso ou até 80 por cento em peso. A argila pode estar incluída ou ter uma composição majoritária de argila caulinítica. A argila pode estar incluída ou ter um componente majoritário de■caulinita. A ilmenita pode estar presentes na alimentação inicial de partículas tendo um tamanho de partícula médio em peso de pelo menos 50 mícrons, pelo menos, 100 mícrons ou, pelo menos, 120 mícrons, mas muitas vezes não maior do que 28 malhas (0,595 mm). A argila pode estar presente na alimentação inicial de partículas tendo um tamanho médio de partícula em peso não maior do que 6 mícrons, não maior do que 5 mícrons ou não maior do que 3 mícrons. A alimentação inicial do material mineral pode compreender um ou mais componentes, além da ilmenita, magnetita e argila. A alimentação inicial no material mineral pode incluir sílica, que pode estar na forma de sílica grosseira, em uma quantidade de até 3 por cento em peso ou até 12 por cento em peso ou mais. Quando presente, a sílica pode, muitas vezes, estar presente em uma quantidade de pelo menos 0,5 por ' cento em peso. A alimentação inicial do material mineral pode incluir cálcio em uma quantidade de até 0,25 por cento em peso, até 0,1 por cento em peso ou até 0,05 por cento em peso. Quando presente, o cálcio pode muitas vezes estar em uma quantidade de pelo menos 0,005 por cento em peso, pelo menos 0,01 por cento em peso ou, pelo menos 0,03 por cento em peso. A alimentação inicial do material mineral pode incluir manganês em uma quantidade de até 0,25 por cento em peso ou até 0,1 por cento em peso. Quando presente, o manganês pode muitas vezes estar em uma quantidade de pelo menos 0,1 por cento em peso. O material mineral pode incluir tório e/ou urânio em uma quantidade combinada de até 100 partes por milhão em peso, até 60 partes por milhão em peso, até 40 partes por milhão em peso, até 30 partes por milhão em peso. Quando presentes, o tório e/ou o urânio podem muitas vezes estar em uma quantidade total de pelo menos uma parte por milhão em peso. Com relação aos componentes, tais como cálcio, magnésio, tório, manganês e urânio, as quantidades indicadas se referem à quantidade contribuída por esses mesmos elementos, mesmo que esses componentes normalmente não estejam presentes na forma elementar, mas estejam contidos dentro de um ou mais minerais, por exemplo, um ou mais minerais de óxido ou carbonato. Por "quantidade combinada", entende-se a quantidade total de ambos os componentes de tório e urânio quando ambos estão presentes ou a quantidade daquele que está presente quando apenas um deles está presente.

Um recurso preferido para a alimentação inicial do material mineral é de jazidas lateriticas ricas em ilmenita localizadas no sul do Paraguai e áreas vizinhas da Argentina e do Brasil. A alimentação inicial pode ser proveniente de solos superficiais lateriticos e zonas lateriticas inferiores encontradas do planalto lateritico do Alto Paraná no leste do Paraguai. Uma seção representativa pode incluir um solo lateritico de superfície de 0,10-0,30 metro de espessura, com cerca de 20% de material orgânico e uma grande concentração de óxidos de ferro, principalmente magnetita e hematita. 0 teor de TÍO2, predominantemente na forma de ilmenita, pode variar de 4 a 11 por cento em peso. O solo de superfície laterítica pode ser sustentado por uma zona de 5 a 10 metros de espessura de laterita marrom, avermelhada composta predominantemente de argila caulinítica com hematita, magnetita e ilmenita, e sílica. Esta zona pode variar de 3 a 11 por cento em peso TÍO2, mas algumas zonas podem ter uma média de 8 por cento em peso ou mais. Nódulos de ferro de 1 a 3 cm de diâmetro podem ser comumente encontrados na base horizontal laterítica principal. Estes recursos de laterita podem conter de 50 a 75 por cento de argila, predominantemente caulinita, e tendem a ter concentração muito baixa de vários componentes problemáticos, tais como cálcio, magnésio, manganês, cromo, urânio e tório. O método pode incluir o processamento direcionado para preparar a primeira alimentação de partículas para a preparação do primeiro concentrado de ilmenita. A primeira alimentação de partículas pode ser preparada como ou para incluir a alimentação inicial, por exemplo, material bruto extraído da mina. A preparação da primeira alimentação de partículas pode incluir o processamento da alimentação inicial do material mineral para melhor preparar a primeira alimentação de partículas para o processamento benéfico de separação por velocidade de sedimentação. A preparação da primeira alimentação de partículas pode incluir a remoção de um ou mais dos seguintes materiais de alimentação inicial: partículas grandes (por exemplo, 28 malhas), materiais vegetais, que podem ser misturados com o material mineral (por exemplo, de operações de mineração de superfície), ou rejeitos das operações de mineração ou de armazenamento ou manipulação do material mineral extraído. Por exemplo, o processamento de preparação da alimentação inicial para remover material vegetal ou outro resíduo de rejeito pode incluir o uso de um ou mais dentre um tambor, uma peneira estática, uma peneira vibratória e uma lavagem "log". Em uma implementação inicial, o processamento pode incluir lavagem "log" para processamento em peneira ou em tambor. A separação de partículas de tamanhos particularmente grandes pode, por exemplo, envolver triagem de uma fração de tamanho de partículas maior do material mineral. Em uma implementação, uma peneira de malha 28 pode ser usada para peneirar uma fração de malha +28. Em outra implementação, a separação de tal tamanho pode ser precedida por uma ou mais operações, para a lavagem "log", processamento por tambor e/ou processamento de peneira. A preparação da primeira alimentação de partículas pode incluir empastar pelo menos uma parte do material mineral da alimentação inicial para ajudar a desagregação dos agregados de argila e dispersão das partículas de argila individual. As argilas podem ter fortes tendências para agregar e o empastamento pode ser uma importante operação de preparação para preparar a primeira alimentação de partículas com características propícias para a preparação de concentrado de ilmenita de alta qualidade sem uma perda excessiva de ilmenita. O empastamento é uma operação conhecida no processamento de argila e envolve mistura de alto cisalhamento da argila em um meio líquido, tal como um líquido aquoso, para promover a desagregação das partículas de argila e dispersão de desagregados, partículas de argila individual. Antes ou durante o empastamento, um dispersante de argila pode ser adicionado para auxiliar a dispersão das partículas de argila no meio líquido. Por dispersante de argila, entende-se um reagente que promove a dispersão das partículas de argila e/ou estabiliza uma dispersão de partículas de argila para inibir a agregação. Exemplos de alguns dispersantes de argila incluem hexametafosfato de sódio e poliacrilatos. Um exemplo de um dispersante de poliacrilato é o Colloid 211 de Kemira, que inclui um polímero de poliacrilato de sódio. O empastamento pode ser realizado em um único estágio ou em múltiplos estágios em série. Em uma implementação, o empastamento pode incluir pelo menos um primeiro estágio de empastamento e um segundo estágio de empastamento e, opcionalmente, com a separação de partículas de tamanho intermediário entre o primeiro e o segundo estágios de empastamento. 0 primeiro estágio de empastamento pode ajudar a liberar dos agregados de argila as partículas maiores não ideais para o processamento posterior. Com a separação de tamanho interestágio de partículas maiores, o segundo estágio de empastamento pode ser melhor para desagregar e dispersar as partículas de argila, sem interferência da presença daquelas partículas maiores. A separação de tamanho entre estágios pode ser uma separação de tamanho conforme descrito anteriormente. Em uma implementação, a separação de tamanho entre estágios pode envolver peneiração em malha 28. O dispersante de argila pode ser adicionado antes ou durante um ou outro, ou ambos o primeiro estágio de empastamento e o segundo estágio de empastamento, e/ou outros estágios de empastamento se presentes.

Durante a preparação da primeira alimentação de partículas a partir da triagem de alimentação bruta inicial, algum material mineral pode ser removido (por exemplo, partículas grandes separadas durante a triagem inter-estágios entre os estágios de empastamento). No entanto, a quantidade de material mineral não pode ser grande, tal como menos de 5 por cento em peso ou uma quantidade ainda menor do material mineral da alimentação inicial do material mineral. A primeira alimentação de partículas pode ter uma composição, em termos do teor dos componentes de ilmenita, TÍO2, magnetita e argila, e de possíveis outros componentes, tais como um ou mais dentre cálcio, tório, magnésio, manganês e urânio, em geral, nas mesmas quantidades como descritas anteriormente para os componentes em relação à alimentação inicial. A preparação do primeiro concentrado de ilmenita envolve o processamento da primeira alimentação de partículas e compreende a separação por velocidade de sedimentação a partir da primeira alimentação de partículas de uma maior parte da argila da alimentação inicial do material mineral. A separação por velocidade de sedimentação é baseada em diferenças tentre velocidades de sedimentação de partículas diferentes em um meio fluido. Variáveis primárias que afetam a velocidade de sedimentação de partículas incluem o tamanho de partícula e densidade e a natureza do meio fluido. O meio líquido para uso na separação por velocidade de sedimentação de acordo com a invenção é de preferência um liquido aquoso. Devido ao fato de a ilmenita ter uma gravidade especifica elevada (por exemplo, 4,5 a 5) e poder estar presente em grandes quantidades em partículas com um tamanho da ordem de dezenas de microns ou maiores, enquanto que as partículas de argila podem ter gravidade específica muito mais baixa (por exemplo, menos de 2,7) e tamanho de partículas significativamente menor (por exemplo, menos de 5 microns), as partículas de argila irão, em geral, tender a sedimentarem de forma mais lenta db que as partículas maiores, que são ricas em ilmenita. As partículas de argila de sedimentação mais lenta podem, portanto, ser preferencialmente removidas de uma maior elevação dentro de um vaso de processo (por exemplo, um tanque de decantação) e partículas ricas em ilmenita podem ser removidas de uma elevação mais baixa dentro do vaso de processo. A separação por velocidade de sedimentação pode envolver o impedimento da sedimentação na medida em que as concentrações de partículas no meio líquido são altas o suficiente durante o processamento para apresentar interações significativas entre as partículas durante a operação de separação por velocidade de sedimentação. AS velocidades de sedimentação das partículas podem abordar velocidades terminais sem obstáculos quando os efeitos de sedimentação impedidos são quase inexistentes. A separação por velocidade de sedimentação pode incluir qualquer operação de processo que se baseie nas diferenças de velocidades de sedimentação entre partículas diferentes. A separação por velocidade de sedimentação pode incluir uma separação por sedimentação diferencial. Como usado aqui, "separação por sedimentação diferencial" se refere ao processamento para sedimentar partículas de mineral grosseiras/pesadas através de uma polpa dispersa de partículas finas em um vaso de processo {por exemplo, um tanque), tais como partículas dispersas de argila e finos de sílica. Por "finos" ou "partículas finas" deve-se entender, geralmente, partículas de um tamanho menor que 10 mícrons. A dispersão da argila pode ser auxiliada por reagente de dispersante de argila. Durante a sedimentação diferencial, as. partículas de ilmenita maiores tendem a sedimentar, preferencialmente, devido tanto ao tamanho de partícula maior e maior densidade do que os finos dispersos. Partículas de sílica grosseiras podem tender a sedimentar preferencialmente e principalmente devido a um tamanho de partícula maior do que os finos dispersos. Durante a separação por sedimentação diferencial, a maior parte da argila proveniente da alimentação para a separação por sedimentação diferencial pode ser recuperada no sobrenadante e a maior parte da ilmenita proveniente da alimentação na separação por sedimentação diferencial pode ser recuperada no material de fundo. A maior parte da sílica grosseira da alimentação para separação por sedimentação diferencial pode ser recuperada no material de fundo. 0 material de fundo da separação por sedimentação diferencial pode ser concentrado, e o sobrenadante da separação por sedimentação diferencial pode ser empobrecido em ilmenita e, possivelmente, também em materiais grosseiro com sílica em relação à alimentação de separação por sedimentação diferencial. A maioria da argila de alimentação para separação por sedimentação diferencial pode ser recuperada no sobrenadante. O sobrenadante de separação por sedimentação diferencial pode ser concentrado, e o material de fundo de separação por sedimentação diferencial pode ser empobrecido em argila em relação à alimentação da separação por sedimentação diferencial. Um fluxo ascendente do meio líquido pode ser mantido no vaso de processo durante a separação por sedimentação diferencial para auxiliar a separação efetiva. Para promover uma boa separação de argila e finos de silica de particulas minerais grosseiras/pesadas, ura fluxo ascendente pode ser suficientemente elevado para carregar finos dispersos, mas não suficientemente elevado para carregar uma grande quantidade de particulas grosseiras. Por particulas grosseiras (por exemplo, silica grosseira) significa geralmente particulas maiores que 25 microns de tamanho. O teor de sólidos no meio liquido durante a separação por sedimentação diferencial pode estar em uma faixa de 6 a 25 por cento em peso de sólidos. A alimentação para um tanque de processo de separação por sedimentação diferencial pode ser em uma elevação acima de uma altitude de remoção de material de fundo e pode ser menos, acima ou abaixo de uma elevação de remoção de sobrenadante. 0 tempo de residência em um tanque de processo de sedimentação diferencial pode ser pelo menos 0,5 hora, e pode ser inferior a duas horas. A sedimentação diferencial pode estar em um pH de pelo menos pH 6, e pode estar em um pH de até pH 9. A separação por sedimentação diferencial pode ser realizada em um espessante, que pode ser um espessante de alta taxa, tal como fornecido por Westech Engineering, Inc., e que pode ser modificado para prover um fluxo ascendente dentro do tanque espessante. A separação por velocidade de sedimentação pode incluir processamento de elutriação. Durante a elutriação, há um fluxo ascendente do meio liquido em um vaso de processo (por exemplo, um tanque), que é suficientemente grande para superar a velocidade de sedimentação de certos constituintes de particulas grosseiras na alimentação a ser separada de outras particulas durante o processamento de elutriação. A elutriação pode ter um fluxo ascendente que é suficiente para superar a velocidade de sedimentação de pelo menos algumas partículas de silica grosseira, e de preferência uma maior parte da silica grosseira, para a separação de partículas de silica grosseira de partículas de minerais pesados (por exemplo, contendo ilmenita), e especialmente a partir de partículas grosseiras de minerais pesados. Durante o processamento de elutriação, as partículas de sedimentação mais rápidas podem ser removidas do vaso de processo em uma elevação mais baixa do vaso de processo e partículas de sedimentação mais lenta podem ser removidas de uma elevação mais alta do vaso de processo. A elevação do vaso de processo a partir do qual as partículas de sedimentação mais lenta são removidas pode estar acima do nível em que a alimentação de material mineral a ser separado é introduzida no vaso de processo, e a elevação do vaso de processo a partir do qual as partículas de sedimentação mais rápida são removidas pode ser inferior à elevação em que tal alimentação é introduzida no vaso de processo. 0 teor de sólidos no meio líquido durante a elutriação pode muitas vezes ser em um intervalo de 2 a 25 por cento em peso de sólidos. Durante a elutriação, a maioria da argila de alimentação para a elutriação pode ser recuperada no sobrenadante e a maior parte da ilmenita da alimentação para a elutriação pode ser recuperada no material de fundo. A maior parte da silica grosseira de alimentação para elutriação pode ser recuperada no sobrenadante. O material de fundo de elutriação pode ser concentrado, e o sobrenadante de elutriação pode ser empobrecido em ilmenita em relação à alimentação para a elutriação. A maioria da argila, e também uma maior parte da silica grosseira para alimentação para elutriação, podem ser recuperadas no sobrenadante. O sobrenadante de elutriação pode ser concentrado, e o material de fundo de elutriação pode ser empobrecido em argila e também, de preferência, em silica grosseira em relação à alimentação para a elutriação. O tempo de residência no tanque de processo de elutriação pode ser pelo menos 0,5 hora, e pode ser inferior a duas horas. A elutriação pode ser feita em um pH de pelo menos pH 6, e pode ser feita em um pH de até pH 9.

Em uma implementação, a separação por velocidade de sedimentação inclui manter um fluxo ascendente de liquido em um tanque de processo (por exemplo, um tanque de processo de sedimentação diferencial ou um tanque de processo de elutriação) entre elevações onde o sobrenadante e o material de fundo são removidos do tanque. Em uma variação quando um componente principal alvo para remoção no sobrenadante é um fino disperso (por exemplo, a sedimentação diferencial para remover argila dispersa e/ou finos de silica), a velocidade do fluxo ascendente pode ser maior do que 10 centímetros por minuto, e não superior a oito centímetros por minuto ou não mais de seis centímetros por minuto, e pode muitas vezes ser, pelo menos, dois centímetros por minuto, pelo menos, três centímetros por minuto ou, pelo menos, quatro centímetros por minuto. Em outra variação, quando um componente principal alvo para a remoção no em sobrenadante é silica grosseira (por exemplo, processamento de elutriação para remover silica grosseira), a velocidade do fluxo ascendente pode ser pelo menos 3 centímetros por minuto, pelo menos, quatro centímetros por minuto ou, pelo menos, 5 centímetros por minuto e pode muitas vezes ser maior do que 10 centímetros por minuto ou não maior do que 15 centímetros por minuto. Manter um fluxo ascendente pode incluir a introdução de fluxos ascendentes, ou jatos de líquido (por exemplo, água de processo), em um tanque de processo (por exemplo, o tanque de processo de sedimentação diferencial ou tanque de processo de elutriação) a uma elevação menor do que uma elevação de alimentação de material mineral para o tanque. Tal fluxo ascendente pode ser introduzido no tanque adjacente ao fundo (por exemplo, no fluxo ascendente introduzido via as portas de fluido através da parede de fundo do tanque).

Em uma implementação, a separação por velocidade de sedimentação pode incluir pelo menos duas etapas de separação de velocidade por sedimentação diferencial diferentes implementando diferentes operações de separação por velocidade de sedimentação. As operações de separação por velocidade de sedimentação diferentes podem incluir uma separação por sedimentação diferencial e uma elutriação. Durante uma primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação, uma primeira porção da argila pode ser removida, seguida por uma segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação para remover uma segunda porção da argila. A alimentação para a segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação pode incluir a totalidade ou uma parte de uma fração de tamanho de partículas maior de material mineral recuperado com material de fundo da primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação. Em uma implementação preferida, a separação por velocidade de sedimentação inclui uma primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação incluindo a separação por sedimentação diferencial e uma segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação incluindo elutriação. Em uma variação, a maioria de argila a partir da primeira alimentação de partículas é recuperada no sobrenadante da primeira etapa de separação de sedimentação e a maior parte da ilmenita da primeira alimentação de partículas é recuperada no material de fundo da primeira separação de sedimentação. Em uma variação, a maior parte da sílica grosseira proveniente da alimentação de material mineral para a segunda separação por velocidade de sedimentação é recuperada no sobrenadante a partir da segunda separação por velocidade de sedimentação e a maior parte da ilmenita da alimentação do material mineral para a segunda separação por velocidade de sedimentação é recuperada no material de fundo a partir da segunda separação por velocidade. Em uma variação, a primeira separação por velocidade de sedimentação é por separação por sedimentação diferencial e a segunda velocidade de sedimentação é por elutriação. A densidade de sólidos durante a separação por sedimentação diferencial pode ser maior do que a densidade de sólidos durante a elutriação. Em uma variação, a lavagem por atrito pode ser realizada entre uma primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação e uma segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação, por exemplo, para promover a desagregação e dispersão das partículas antes da segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação. A separação por velocidade de sedimentação pode ser realizada em um ou mais vasos de processo contendo liquido (por exemplo, tanques). Os líquidos fluindo ascendentemente podem ser introduzidos no meio líquido no vaso. O meio líquido no vaso pode ser agitado e o líquido fluindo ascendentemente introduzido no meio líquido pode ser introduzido em uma elevação abaixo do agitador. Em uma implementação de elutriação, um percurso de fluxo ascendente de velocidade alta, de alto cisalhamento pode se desenvolver entre um agitador giratório e uma parede do vaso de processo.

Durante a separação da velocidade de sedimentação, a maioria da argila é retirada da primeira alimentação de partículas. A separação por velocidade de sedimentação pode incluir a remoção de pelo menos 85 por cento em peso, ou pelo menos 90 por cento em peso ou até pelo menos 95 por cento em peso da argila a partir da primeira alimentação de partículas.

Qualquer operação de separação por velocidade de sedimentação dentro da separação por velocidade de sedimentação pode ser realizada em um ou em múltiplos estágios em série. Em uma implementação preferida, cada etapa de separação por velocidade de sedimentação é realizada em uma operação de único estágio. Em uma implementação, a separação por velocidade de sedimentação inclui uma primeira etapa que compreende um único estágio de separação por sedimentação diferencial seguido por uma segunda etapa que compreende um único estágio de elutriação. Cada estágio pode incluir múltiplos tanques de processo em paralelo. Qualquer processamento de separação por velocidade de sedimentação pode proceder em um único circuito de processo ou em vários circuitos de processo-paralelos.

Em uma implementação, a separação por velocidade de sedimentação pode incluir uma primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação e uma segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação, e com uma separação de tamanho intermediária entre a primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação e a segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação. A fração de tamanho de partículas maior a partir da separação de tamanhos pode ser processada separadamente a partir da segunda alimentação de partículas durante a preparação do segundo concentrado de ilmenita. A separação de tamanhos pode ser feita por uma peneira de um tamanho de malha adequado. Em uma modalidade, uma peneira de malha 65 (mesh) pode ser usada para a separação de tamanhos. A peneira pode ser uma peneira vibratória. A preparação do segundo concentrado de ilmenita pode incluir a separação magnética de partículas contendo raagnetita e/ou contendo ilmenita magnética do material mineral a ser processado, e pode incluir separar as partículas magnéticas da argila e sílica, incluindo partículas de sílica grosseira. A separação magnética pode compreender uma separação magnética de baixa intensidade para recuperar uma primeira porção de partículas magnéticas seguida de separação magnética de alta intensidade realizada em pelo menos uma parte de material rejeitado proveniente da separação magnética de baixa intensidade para recuperar uma segunda porção de partículas magnéticas. Uma ou ambas a separação magnética de alta intensidade e a separação magnética de baixa intensidade podem ser realizadas em múltiplos estágios em série e pode incluir um único ciclo de processo ou múltiplos ciclos de processo paralelos. Quando a separação por velocidade de sedimentação inclui a separação de tamanho entre uma primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação e uma segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação, a fração de tamanho de partícula maior não submetida à segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação pode ser processada separadamente por processamento de separação magnética separado do processamento da segunda alimentação de partículas. Em uma variação, a lavagem por atrito pode ser realizada antes da separação de baixa intensidade magnética, por exemplo, para continuar a desagregar e dispersar partículas para promover o processamento efetivo durante a operação de separação magnética. O segundo concentrado de ilmenita pode incluir a totalidade ou uma parte de partículas contendo ilmenita magnética e/ou contendo magnetita recuperadas por separação magnética. A segunda concentração de ilmenita é enriquecida em ilmenita em relação a cada uma da alimentação inicial, a primeira alimentação de partículas e a segunda alimentação de partículas. Por segundo concentrado de ilmenita sendo "enriquecido" em um componente significa que o segundo concentrado de ilmenita tem um teor ou concentração mais elevado, daquele componente em relação a cada alimentação inicial, à primeira alimentação de partículas ou à segunda alimentação de partículas, conforme o caso. O segundo concentrado de ilmenita pode ser empobrecido em argila, e pode ser empobrecido em sílica (incluindo, de preferência, empobrecido em sílica grosseira), em relação à alimentação inicial, a primeira alimentação de partículas e a segunda alimentação de partículas. Por segundo concentrado de ilmenita sendo "empobrecido" em um componente, significa que o teor, ou a concentração, desse componente no segundo concentrado de ilmenita é menor do que na alimentação inicial, na primeira alimentação de partícula ou na segunda alimentação de partículas, conforme o caso. O segundo concentrado de ilmenita também pode ser enriquecido em magnetita em relação a uma ou mais alimentação inicial, à primeira alimentação de partículas e à segunda alimentação de partículas. O segundo concentrado de ilmenita pode incluir ilmenita em uma quantidade de pelo menos 57 por cento em peso, pelo menos 60 por cento em peso, pelo menos 65 por cento em peso, ou pelo menos 67 por cento em peso. O segundo concentrado de ilmenita pode incluir TÍO2 (incluindo o teor de TÍO2 da ilmenita em uma quantidade de pelo menos 30 por cento em peso, pelo menos 33 por cento em peso ou mesmo pelo menos 35 por cento em peso. 0 segundo concentrado de ilmenita pode incluir a argila em uma quantidade de não mais de 5 por cento em peso, não mais de 4 por cento em peso, não mais de 3 por cento em peso ou não mais de 2 por cento em peso. A argila pode estar presente no segundo concentrado de ilmenita na quantidade de pelo menos 0,2 por cento em peso, ou pelo menos 0,5 por cento em peso ou pelo menos 1 por cento em peso. O segundo concentrado de ilmenita pode incluir magnetita em uma quantidade de pelo menos 10 por cento em peso, pelo menos 15 por cento em peso ou pelo menos 20 por cento em peso. O segundo concentrado de ilmenita pode incluir ilmenita e magnetita em uma quantidade combinada de pelo menos 80 por cento em peso ou, pelo menos 90 por cento em peso. O segundo concentrado de ilmenita pode incluir óxidos de ferro (por exemplo, hematita, magnetita, etc.), diferentes daqueles contidos na ilmenita, em uma quantidade de pelo menos 15 por cento em peso, pelo menos 20 por cento em peso ou, pelo menos 25 por cento em peso. O segundo concentrado de ilmenita pode incluir silica em uma quantidade de até 5 por cento em peso, até 3 por cento em peso ou até 2 por cento em peso. Quando presente, a silica pode muitas vezes estar em uma quantidade de pelo menos 0,4 por cento em peso. 0 segundo concentrado de ilmenita pode incluir cálcio em uma quantidade de até 0,08 por cento em peso, até 0,06 por cento em peso, até 0,03 por cento em peso ou até 0,02 por cento em peso. Quando presente, o cálcio pode muitas vezes estar em uma quantidade de pelo menos 0,01 por cento em peso. O segundo concentrado de ilmenita pode incluir magnésio em uma quantidade de até 1,0 por cento em peso, até 0,8 por cento em peso ou até 0,7 por cento em peso. Quando presente, o magnésio pode muitas vezes estar em uma quantidade de pelo menos 0,1 por cento em peso. 0 segundo concentrado de ilmenita pode incluir manganês em uma quantidade de até 0,8 por cento em peso ou até 0,6 por cento em peso. Quando presente, o manganês pode estar em uma quantidade de pelo menos 0,1 por cento em peso ou pelo menos 0,2 por cento em peso. O segundo concentrado de ilmenita pode incluir tório e/ou de urânio em uma quantidade combinada de até 100 partes por milhão em peso, até 60 partes por milhão em peso, até 40 partes por milhão em peso ou até 30 partes por milhão em peso. Quando presente, o tório e/ou o urânio podem muitas vezes estar em uma quantidade total de pelo menos uma parte por milhão em peso ou pelo menos 5 partes por milhão em peso. O segundo concentrado de ilmenita pode incluir cromo em uma quantidade de até 0,05 por cento em peso ou até 0,03 por cento em peso. Quando presente, o cromo pode estar presente em uma quantidade de pelo menos 0,001 por cento em peso ou pelo menos 0, 005 por cento em peso. Mais uma vez, no que diz respeito aos componentes, tais como cálcio, magnésio, manganês, cromo, tório e urânio, as quantidades indicadas se referem à quantidade contribuída por aqueles elementos, apesar de esses materiais normalmente não estarem presentes em forma elementar, mas serão contidos dentro de um ou mais minerais. O segundo concentrado de ilmenita pode ter um tamanho de partículas de peso médio maior do que 50 mícrons, ou maior que 100 mícrons, ou superior a 120 mícrons. O segundo concentrado de ilmenita pode ser um produto concentrado de ilmenita do segundo aspecto da invenção discutido abaixo. A recuperação de ilmenita no segundo concentrado de ilmenita pode ser de pelo menos 64 por cento, pelo menos, 68 por cento, pelo menos 70 por cento, pelo menos 72 por cento, pelo menos 74. por cento ou, pelo menos 7 6 por cento ou mais em relação à ilmenita na alimentação inicial ou em relação à ilmenita na primeira alimentação de partículas. A recuperação do peso no segundo concentrado de ilmenita pode ser não superior a 25 por cento em peso, ou não superior a 20 por cento em peso, ou não superior a 18 por cento em peso, ou mesmo não superior a 15 em peso ou menos do peso da alimentação inicial ou do peso da primeira alimentação de partículas.

O método do primeiro aspecto da invenção pode incluir a recuperação de um produto de .rejeito de argila de material mineral recuperado durante a separação por velocidade de sedimentação e/ou separação magnética. O produto de rejeito de argila pode ser mais concentrado em argila, e também pode ser mais concentrado em sílica e pode ser mais concentrado em sílica grosseira, do que uma ou de ambas a alimentação inicial e a primeira alimentação de partículas. O produto de rejeito de argila pode incluir argila em uma quantidade de pelo menos 75 por cento em peso, pelo menos 80 por cento em peso, pelo menos 85 por cento em peso ou, pelo menos 90 por cento em peso. O produto de rejeito de argila pode ter um tamanho de partícula de peso médio menor do que 25 mícrons, menor do que 15 mícrons ou menor do que 10 mícrons. O processamento pode incluir clarificação de água, incluindo floculação da argila suspensa em líquido de processo resultante. Um reagente floculante pode ser utilizado para auxiliar a floculação, com um reagente floculante aniônico sendo mais preferido para algumas implementações. A floculação pode envolver o ajuste do pH. Em uma implementação preferida, a floculação de pelo menos uma parte do fluxo do processo está em um pH ácido, tal como em uma faixa de pH de 4 a pH de 6, ou até mesmo em cerca de pH 5. O método do primeiro aspecto da invenção pode compreender fundir, pelo menos uma parte do segundo concentrado de ilmenita para produzir uma escória contendo dióxido de titânio, por exemplo, a fundição por arco elétrico. Esta escória pode ser um produto de escória de acordo com o terceiro aspecto da invenção discutido abaixo. O método do primeiro aspecto da invenção pode incluir a produção de tijolos compreendendo pelo menos uma porção de argila separada do material mineral durante a separação por velocidade de sedimentação.

Um segundo aspecto da invenção é provido por um produto de concentrado de ilmenita particular preparado a partir de material mineral contendo ilmenita extraida. O produto concentrado compreende, em relação ao peso total do produto concentrado em base seca: ilmenita, em uma quantidade de pelo menos 57 por cento em peso; óxidos de ferro (por exemplo, hematita, magnetita, etc.), com exceção da contida na ilmenita em uma quantidade de pelo menos 15 por cento em peso; argila, em uma quantidade não superior a 5 por cento em peso; cálcio, em uma quantidade não superior a 0,5 por cento em peso, e um ou ambos tório e urânio, em uma quantidade combinada não superior a 70 partes por milhão em peso. 0 produto concentrado vantajosamente inclui uma combinação de uma grande quantidade de ilmenita e óxidos de ferro benéficos para as operações de fusão e teor de cálcio muito baixo e o teor de urânio e/ou tório que são indesejáveis para as operações de fundição. Com relação ao tório e urânio, esses componentes também podem apresentar riscos de radioatividade de baixo nivel durante o transporte, armazenamento e manipulação, e um baixo teor desses materiais no produto concentrado do segundo aspecto da invenção é uma vantagem significativa.

Uma série de recursos refinados e várias características adicionais são aplicáveis ao segundo aspecto da invenção. Esses recursos refinados e as características adicionais podem ser usados individualmente ou em qualquer combinação. Assim, cada um dos seguintes recursos pode ser, mas não obrigatoriamente, usado com qualquer outra característica ou combinação do primeiro aspecto. O produto concentrado pode incluir uma ou mais das características, incluindo concentrações de componentes, descritas com o segundo concentrado de ilmenita do método do primeiro aspecto da invenção. O produto concentrado pode ser, por exemplo, um segundo concentrado de ilmenita descrito com o método do primeiro aspecto da invenção. O produto concentrado pode estar em qualquer forma conveniente. O produto concentrado pode estar na forma de pasta fluida úmida com um meio líquido, tal como um líquido aquoso. O produto concentrado pode estar na forma seca.

Um terceiro aspecto da invenção é provido por um produto de escória contendo titânio. O produto de escória compreende, em relação ao peso total do produto de escória: dióxido de titânio em uma quantidade de pelo menos 85 por cento em peso, ou pelo menos 87 por cento em peso, ou até mesmo de pelo menos 90 por cento em peso ou mais; óxidos de cálcio (por exemplo, CaO) , em quantidade não mais do que 0,03 por cento em peso, ou não mais do que 0,05 por cento em peso ou não mais do que 0,08 por cento em peso; um ou ambos os óxidos de tório e óxidos de urânio (por exemplo, Th02, U3O8) , em uma quantidade combinada não superior a 100 partes por milhão em peso, ou não superior a 60 partes por milhão em peso, ou não superior a 40 partes por milhão em peso.

Uma série de recursos refinados e certas características adicionais são aplicáveis ao terceiro aspecto da invenção. Estes recursos refinados e as características adicionais podem ser usados individualmente ou em qualquer combinação. Assim, cada um dos seguintes recursos pode ser, mas não obrigatoriamente, usado com qualquer outra característica ou combinação de terceiro aspecto. O produto de escória pode compreender óxidos de magnésio (por exemplo, MgO) em uma quantidade não superior a 1 por cento em peso, ou não superior a 0,8 por cento em peso, ou não superior a 0,7 por cento em peso. O produto de escória pode incluir óxidos de manganês (por exemplo, MnO) em uma quantidade não superior a 1 por cento em peso, ou não superior a 0,7 por cento em peso, ou não superior a 0,5 por cento em peso. O produto de escória pode incluir óxidos de cromo (por exemplo, Cr203) em uma quantidade' não superior a 0,05 por cento em peso, ou não superior a 0,03 por cento em peso. A quantidade de dióxido de titânio no produto de escória pode estar em uma faixa tendo um limite inferior de qualquer uma das percentagens de peso acima identificadas para o dióxido de titânio no produto de escória e um limite superior de 95 por cento em peso ou 98 por cento em peso. O produto de escória pode incluir uma quantidade de óxidos de cálcio que está em uma faixa tendo um limite superior de qualquer uma das percentagens em peso para os óxidos de cálcio acima identificados no caso dos óxidos de cálcio no produto de escória e tendo um limite inferior de 0,005 por cento em peso ou 0,01 por cento em peso. O produto de escória pode incluir uma quantidade combinada dos óxidos de tório e óxidos de urânio em uma faixa tendo um limite superior de qualquer uma das quantidades combinados acima identificadas em partes por milhão em peso para os óxidos de tório e óxidos de urânio no produto de escória e um limite inferior de 1 parte por milhão ou 10 partes por milhão em peso. O produto de escória pode incluir óxidos de magnésio em uma quantidade com uma faixa tendo um limite superior de qualquer uma das percentagens de peso acima identificadas para os óxidos de magnésio no produto de escória e um limite inferior de 0,01 por cento em peso. O produto de escória pode incluir os óxidos de manganês em uma quantidade em uma faixa tendo um limite superior de qualquer das percentagens de peso acima identificadas para os óxidos de manganês no produto de escória e um limite inferior de 0,1 por cento em peso. Um quarto aspecto da invenção é provido por um método para preparar um produto de escória contendo titânio, compreendendo fundir o produto de concentrado de ilmenita do segundo aspecto da invenção e recuperar a escória contendo titânio da fundição. A escória contendo titânio pode ser um produto de escória contendo titânio de acordo com o terceiro aspecto da invenção.

Um quinto aspecto da invenção é provido por um método para preparar um produto de pigmento de dióxido de titânio. O método compreende o tratamento de cloreto de um produto de escória contendo titânio, em que o produto de escória é de acordo com o terceiro aspecto da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é um diagrama de processo de uma modalidade de um método da invenção. A Figura 2 é um diagrama de processo de uma modalidade de um método da invenção. A Figura 3 é um diagrama de processo de uma modalidade de um método da invenção. A Figura 4 é um diagrama de processo de uma modalidade de um método da invenção. A Figura 5 é um diagrama de processo de uma modalidade de um método da invenção. A Figura 6 é um diagrama de processo de uma modalidade de um método da invenção. A Figura 7 é um esquema de uma modalidade de um tanque de processo para a separação por sedimentação diferencial. A Figura 8 é uma vista superior de uma inclinação mostrada no tanque de processo da Figura 7. A Figura 9 é um esquema de uma modalidade de um tanque de processo para o processamento de elutriação. A Figura 10 é um diagrama de processo de uma modalidade de um método da invenção. A Figura 11 é um diagrama de processo de mais uma implementação particular de uma modalidade mais geral mostrada na Figura 10. A Figura 12 é um diagrama de processo de uma implementação particular para processamento de rejeitos, que podem ser usados em combinação com o processamento mostrado na Figura 11. A Figura 13 ilustra um projeto de vaso de empastar para uso em uma operação de empastamento de um método da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS É feita referência às Figuras 1 a 6 sobre algumas modalidades do método do primeiro aspecto da invenção. Os números de referência semelhantes são usados em outras modalidades diferentes das Figuras 1 a 6 para representar características comuns. A Figura 1 mostra um diagrama de blocos do processo generalizado relativo ao método do primeiro aspecto da invenção. Conforme mostrado na Figura 1, uma alimentação inicial 102 de partículas, material mineral contendo ilmenita é submetida a uma sequência de processo 104 para a preparação da primeira alimentação de partículas. A primeira alimentação de partículas resultante 106 é submetida a uma sequência de processo 108 para preparar um primeiro concentrado de ilmenita. Durante a sequência de processo 108, a argila 110 é retirada da primeira alimentação de partículas para preparar o primeiro concentrado de ilmenita que é enriquecido em ilmenita em relação à primeira alimentação de partículas 106 e em relação à alimentação inicial 102. Durante a sequência de processo 104, a argila separada 110 (que pode ser em um ou vários fluxos de processo) inclui uma maior parte de argila originalmente na alimentação inicial 102. Uma segunda alimentação de partículas 112, que contém pelo menos uma parte do primeiro concentrado de ilmenita (e pode ser composta inteiramente do primeiro concgntrado de ilmenita), é submetida a uma sequência de processo 114 para a preparação do segundo concentrado de ilmenita. Durante a sequência de processo 114, a argila adicional 118 é removida da segunda alimentação de partículas e um segundo concentrado de ilmenita 116 é preparado. Durante a sequência de processo 108, a argila separada 118 (que pode ser em um ou vários fluxos de processo) pode incluir a maioria da argila da segunda alimentação de partículas. Como aqui usado, o termo "pelo menos uma parte de" uma substância ou composição significa que toda essa substância ou composição ou uma parte dessa substância ou composição, que é menos do que toda a substância ou composição. A Figura 2 mostra um diagrama de blocos de processo de uma possível implementação alternativa mais particular de um método do primeiro aspecto da invenção como geralmente representada na Figura 1. Conforme mostrado na Figura 2, a alimentação inicial 102 é processada através da sequência de processo 104, que inclui empastamento 130 de pelo menos uma parte da alimentação inicial 102. O empastamento 130 pode ser realizado na presença de um dispersante de argila adicionado antes ou durante o empastamento 130. A primeira alimentação de partículas 106 é submetida à sequência de processo 108, que inclui submeter pelo menos uma parte da primeira alimentação de partículas 106 a uma separação por velocidade de sedimentação 132. Durante a separação por velocidade de sedimentação 132, a maior parte da argila proveniente da alimentação inicial 102 (por exemplo, a argila 110) é separada em um ou mais fluxos de sobrenadante de vasos de processo da separação por velocidade de sedimentação, 132, e o primeiro concentrado de ilmenita é recuperado de um ou mais fluxos de material de fundo dos vasos de processo. A segunda alimentação de partículas 112 é processada através da sequência de processo 114, que inclui separação magnética 134 da maior parte da ilmenita proveniente da segunda alimentação de partículas 112. Durante a separação magnética 134, as partículas magnéticas (por exemplo, contendo ilmenita) são separadas magneticamente das partículas não-magnéticas (por exemplo, partículas de argila e partículas de sílica). As partículas magnéticas separadas durante a separação magnética 134 podem incluir materiais magnéticos além de ilmenita. Por exemplo, algumas ou todas as partículas magnéticas separadas podem conter magnetita. O segundo concentrado de ilmenita é enriquecido em ilmenita em relação à segunda alimentação de partículas 102 . A Figura 3 mostra um diagrama de blocos de processo de uma possível implementação alternativa mais particular da implementação mostrada na Figura 2. Conforme mostrado na Figura 3, a alimentação inicial 102 está sujeita à sequência de processo 104, incluindo o empastamento 130. O empastamento 130 inclui um primeiro estágio de empastamento 140 e um segundo estágio de empastamento 142, e com separação de tamanho intermediário 144 entre o primeiro estágio de empastamento 140 e o segundo estágio de empastamento 142. Um ou ambos dentre o primeiro estágio de empastamento 140 e o segundo estágio de empastamento 142 pode ser realizado com o material mineral sendo processado na presença de dispersantes de argila. Este dispersante de argila pode ser adicionado antes ou durante o primeiro estágio de empastamento 140 e/ou antes ou durante o segundo estágio de empastamento 142. Durante a separação de tamanho 144, uma fração de maior tamanho de partícula é removida do material mineral, por exemplo, por triagem. A separação de tamanho 144 pode, por exemplo, ser uma separação de 28 malhas (mesh), por exemplo, usando uma peneira de malha 28. A fração de maior tamanho de partícula, que é removida não é submetida ao segundo estágio de empastamento 142.

Além disso, como mostrado na Figura 3, a primeira alimentação de partículas 106 é submetida à sequência de processo 108, incluindo a separação por velocidade de sedimentação 132. A separação por velocidade de sedimentação 132 inclui uma primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação 146 seguida por uma segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148. A primeira etapa de separação por velocidade 146 e segunda etapa de separação por velocidade 148 representam operações unitárias diferentes, com cada implementação, incluindo uma operação de separação diferente baseada em geral na velocidade de sedimentação das partículas em meio líquido aquoso. Por exemplo, a primeira separação por velocidade de sedimentação poderia envolver a separação por sedimentação diferencial e a segunda separação por velocidade de sedimentação poderia envolver elutriação. Cada uma dentre a primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação 146 e a segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148 pode incluir apenas um estágio único ou pode incluir múltiplos estágios em série.

Além disso, como mostrado na Figura 3, a segunda alimentação de partículas 112, que compreende pelo menos uma parte de concentrado do primeiro concentrado de ilmenita preparado durante a sequência de processo 108, é submetido à sequência de processo 114, incluindo a separação magnética 134. Conforme mostrado na Figura 3, a separação magnética 134 inclui a separação magnética de baixa intensidade 150 seguida de separação magnética de alta intensidade 152. A separação magnética de baixa intensidade 150 remove partículas magnéticas, tais como partículas contendo ilmenita magnética e/ou contendo magnetita, a partir da segunda alimentação de partículas 112. A separação magnética de alta intensidade 152 remove partículas magnéticas adicionais de pelo menos uma porção de material rejeitado da separação magnética de baixa intensidade 150 (ou seja, material não magnético removido durante a separação magnética de baixa intensidade 150). As partículas magnéticas adicionais removidas durante a separação magnética de alta intensidade 152 podem, por exemplo, conter ilmenita e/ou magnetita. 0 segundo concentrado de ilmenita 116 pode incluir todas ou algumas das partículas magnéticas removidas durante ambas a separação magnética de baixa intensidade 150 e a separação magnética de alta intensidade 152, ou durante qualquer uma delas. A separação magnética de baixa intensidade 150 consiste em submeter o material a um campo magnético de baixa intensidade (por exemplo, como realizado com um ímã permanente) e a separação de alta intensidade magnética 152 consiste em submeter o material a um campo magnético de maior intensidade (por exemplo, 0,2-1 Tesla). A Figura 4 mostra um diagrama de blocos de processo de uma possível implementação alternativa mais particular da implementação mostrada na Figura 3. Conforme mostrado na Figura 4, a sequência de processo 104 é a mesma como mostrada e descrita em relação à Figura 3. A separação por velocidade de sedimentação 132 da sequência de processo 108 inclui a separação de tamanho intermédio 160 entre a primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação 146 e a segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148. O material particulado de tamanho excessivo 162 da separação de tamanho 160 inclui uma fração de tamanho de partícula maior separada do material mineral a ser processado na sequência de processo 108. A separação de tamanho 160 pode ser realizada, por exemplo, usando uma peneira com malhas de dimensão adequada. A peneira pode, por exemplo, ser uma peneira de malha 65 para separar uma fração de malha +65. A peneira pode ser uma peneira vibratória. A separação magnética 134 inclui uma sequência de separação magnética paralela separada incluindo separação magnética de baixa intensidade 166 e separação magnética de alta intensidade 168, semelhante à separação magnética de baixa intensidade 150 e à separação magnética de alta intensidade 152, exceto o processamento de uma alimentação do material particulado de tamanho superior 162. Na separação magnética de baixa intensidade 166, partículas magnéticas, como por exemplo, partículas magnéticas contendo ilmenita e/ou contendo magnetita, são magneticamente removidas do material particulado de tamanho superior 162. Pelo menos uma parte do material rejeitado da separação magnética de baixa intensidade 166 é processada na separação magnética de alta intensidade 168 para remover partículas magnéticas adicionais, tais como partículas magnéticas adicionais contendo ilmenita e/ou contendo magnetita. O segundo concentrado de ilmenita 116 pode incluir a totalidade ou uma parte das partículas magnéticas removidas em qualquer uma dentre a separação magnética de baixa intensidade 150, a separação de alta intensidade 152, a separação magnética de baixa intensidade 166 e a separação magnética de alta intensidade 168. A modalidade da separação magnética 134 mostrada na Figura 4 pode vantajosamente permitir projetos mais otimizados e implementação da segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148 e projeto mais otimizado de separação magnética 134 para mais eficazmente lidar com o material de maior tamanho de partícula do material de particulado de tamanho superior 162 e o material de menor tamanho de partícula da segunda alimentação de partículas 112. A Figura 5 mostra um diagrama de processo de uma possível implementação alternativa mais particular da implementação mostrada e descrita com relação à Figura 4 . Conforme mostrado na Figura 5, a alimentação inicial 102 é submetida à sequência de processo 104, que inclui o empastamento 130 com o primeiro estágio de empastamento 140, a segunda etapa de empastamento 142 e a separação de tamanho 144, em geral, como mostrado na e descrito com relação às Figuras 3 e 4. A sequência de processo 104 inclui um etapa de lavagem "log" 170 antes do empastamento 130. A primeira alimentação de partículas 106 é submetida à sequência de processo 108, incluindo a separação por velocidade de sedimentação 132 com a primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação 146, a segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148 e a separação de tamanho 160, como geralmente mostradas e descritas com referência às Figuras 3 e 4.

Na Figura 5, a primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação 146 inclui a separação de sedimentação diferencial com dois estágios de separação por sedimentação diferencial 172, 174 e com uma operação de desintegração 176 (por exemplo, lavagem por atrito) intermediária entre o primeiro estágio de separação de sedimentação diferencial 172 e o segundo estágio de separação de sedimentação diferencial 174. O primeiro estágio de separação de sedimentação diferencial 172 é organizado como um estágio grosseiro e o segundo estágio de separação de sedimentação diferencial 174 é organizado como um estágio mais refinado. O resíduo intermediário 176 prepara o material de fundo 178 do primeiro estágio de separação de sedimentação diferencial 172 para alimentação do segundo estágio de separação de sedimentação diferencial 174. O material de fundo 180 do segundo estágio de separação por sedimentação diferencial 174 é alimentado para a separação de tamanho 160. O sobrenadante 110a do primeiro estágio de separação de sedimentação diferencial 172 é rico em argila separada e é direcionado para o espessamento de rejeito 182 e processamento de centrífuga 184 para preparar rejeitos de argila desidratadas 186. O sobrenadante 188 do segundo estágio de separação por sedimentação diferencial 174 é devolvido ao empastamento 130 para processamento posterior. O material particulado de subtamanho 190 da separação de tamanho 160 é alimentado para a segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148. A segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148 inclui a separação por velocidade de sedimentação por elutriação. A segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148 inclui um primeiro estágio de elutriação 192 seguido por um segundo estágio de elutriação 194. O sobrenadante do estágio da segunda elutriação rico em argila separada da segunda etapa de separação de sedimentação diferencial 148, é enviado para o espessamento de rejeitos 184 e para a centrifuga 182 para a preparação dos rejeitos de argila 186. O material de fundo 196 do primeiro estágio de elutriação 192 é alimentado para a segunda elutriação 194. O sobrenadante 195 do segundo estágio de elutriação 194 é retornado para o primeiro estágio de elutriação 192 para o processamento adicional através do primeiro estágio de elutriação 192. O primeiro concentrado de ilmenita é recuperado no material de fundo proveniente do segundo estágio de elutriação 194 e é usado para preparar a segunda alimentação de partículas 112, que é alimentada para a sequência de processo 114.

Na Figura 5, a sequência de processo 114 é geralmente a mesma que a mostrada e descrita em relação à Figura 4, incluindo a separação magnética 134 com o processamento de separação magnética paralelo separado para a segunda alimentação de partículas 112 e o material particulado de tamanho superior 162. O material magneticamente separado recuperado é combinado para preparar o segundo concentrado de ilmenita 116. A corrente de argila separada 118 inclui material rejeitado da separação magnética 134, e o fluxo de argila separado 118 é enviado para o espessamento dos rejeitos 184 e para a centrífuga 182 para a preparação do rejeito de argila desidratada 186. O segundo concentrado de ilmenita 116 é processado através de um filtro 198 seguido de secagem 200 para preparar um produto concentrado de ilmenita seco 202. 0 produto concentrado de ilmenita seco 202 pode ser embalado ou de outra forma empacotado ou contido para facilitar o manuseio e transporte. A figura 5 também mostra os fluxos de água de processo a partir de uma alimentação de água de processo 204 para várias operações de processos e mostra os fluxos de água de reciclagem 206 e 208 provenientes do espessamento de rejeito 184 e da centrifuga 182, respectivamente.

Ainda com referência à Figura 5, o sobrenadante 110a e 110b da separação por velocidade de sedimentação, 132 e a argila separada 118 da separação magnética 134 são processados através do espessamento de rejeitos 182 para clarificar o liquido para reutilização nos fluxos de reciclagem 206 e 208 e para preparar uma argila espessa que é alimentada para a centrifuga para desaguamento adicional, e, de preferência, com um teor de água de 50 por cento em peso ou menos. O espessamento de rejeitos 182 pode ser realizado, por exemplo, em um tanque de espessamento para um tempo suficiente para clarificar de forma significativa o liquido e permitir a sedimentação da argila. O espessamento de rejeitos 182 pode incluir a adição de um reagente floculante de argila para promover a floculação e a sedimentação de argila e a rápida clarificação da água. Exemplos de alguns floculantes de argila possíveis incluem floculantes aniônicos, floculantes catiônicos e floculantes não-iônicos. O espessamento de rejeitos pode incluir um ajuste de pH para promover a floculação de argila. Em uma variação, a floculação e a sedimentação da argila podem ser realizadas em um pH básico para produzir um liquido de alta transparência. Nesta variação, o pH para o espessamento de rejeitos pode estar em um pH de pelo menos 7,5, ou pelo menos pH 8,0, e pode estar em um pH de até 11, até pH 10,5 ou até pH 10,0. Em uma variação preferida, a floculação e a sedimentação da argila são realizadas em um pH ácido, tal como com a adição de ácido sulfúrico como reagente de ajuste de pH. O pH pode, por exemplo, estar em uma faixa de pH de 4 a 6, com um pH de cerca de 5 sendo preferencial e particularmente com o uso de um reagente aniônico de argila floculante. Alguns ou todos os rejeitos de argila desidratados 186 podem ser beneficamente utilizados para fazer tijolos, a partir dos rejeitos de argila desidratada 186 conforme produzidos ou após processamento adicional e/ou adição de componentes adicionais. Alguns ou todos os rejeitos de argila desidratados 186 podem ser depositados em terreno da mineração e retornados para uso benéfico, tal como para a agricultura, após um periodo de secagem natural até um teor de água adequado. A Figura 6 mostra um diagrama de processo de uma outra implementação alternativa mais particular da implementação mostrada e descrita com relação à Figura 3, incluindo muitas das características mostradas e descritas com relação à Figura 5. Conforme mostrado na Figura 6, a alimentação inicial 102 é submetida à sequência de processo 104, que inclui a primeira etapa de empastamento 140, a segunda etapa de empastamento 142 e a separação no local em geral, como mostrado e descrito com relação à Figura 3, a etapa de lavagem "log" 170, geralmente, como mostrado na e descrito em relação à Figura 5. A primeira alimentação de partículas 106 é submetida à sequência de processo 108, que inclui a separação por velocidade de sedimentação 132. Têm-se a primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação 146 e a segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148 em geral, como mostrado e descrito em relação à Figura 3, e incluindo algumas características mostradas na e descritas com relação à Figura 5. A primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação 146 inclui uma separação de sedimentação de único estágio, incluindo o estágio de separação por sedimentação diferencial 172 e com a operação de desagregação 176 (por exemplo, lavagem por atrito). O sobrenadante 110 do estágio de separação de sedimentação diferencial 172 é rico em argila separada e é direcionado para o espessamento dos rejeitos 182 e para processamento em centrifugas 184 para preparar rejeitos de argila desidratados 186. A segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148 inclui a separação por velocidade de sedimentação por um único estágio de elutriação. A segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148 inclui a etapa de elutriação 192, com o sobrenadante 110b sendo enviado para o espessamento dos rejeitos 184 e para a centrifuga 182 para a preparação dos rejeitos de argila 186. O primeiro concentrado de ilmenita é recuperado no material de fundo do único estágio de elutriação 192 e é usado para preparar a segunda alimentação de partículas 112, que é alimentada para a sequência de processo 114. A sequência de processo 114 inclui a separação magnética 134 com a separação magnética de baixa intensidade 150 e a separação magnética de alta intensidade 152 geralmente como mostrado e descrito em relação à Figura 3. O material magneticamente separado recuperado é combinado para preparar o segundo concentrado de ilmenita 116. O fluxo de separação de argila 118 inclui o material rejeitado da separação magnética 134, e o fluxo de argila separada 118 é enviado para o espessamento dos rejeitos 184 e para a centrífuga 182 para a preparação dos rejeitos de argila desidratados 186. O segundo concentrado de ilmenita 116 é processado através do filtro 198 seguido por secagem 200 para preparar o produto concentrado de ilmenita seco 202, em geral, como mostrado na e descrito com relação à Figura 5. O produto concentrado de ilmenita seco 202 pode ser ensacado ou de outra forma embalado ou contido para facilitar o manuseio e transporte. A figura 6 também mostra os fluxos de água de processo provenientes da alimentação de água de processo 204 para várias operações de processos e mostra os fluxos de água de reciclagem 206 e 208 do espessamento de rejeitos 182 e centrifugas 184, respectivamente, em geral, como mostrado na e descrito com relação à Figura 5. A implementação mostrada na Figura 6 é vantajosa na medida em que inclui o processamento muito simples e simplificado relativo à implementação de processamento da Figura 5. O importante para implementar a implementação mostrada na Figura 6 é projetar cuidadosamente uma operação eficiente de único estágio de separação de sedimentação diferencial 172 e de único estágio de elutriação 192.

Faz-se referência agora às Figuras 7 a 9 sobre algumas implementações exemplificativas para o processamento de separação por velocidade de sedimentação. A Figura 7 mostra geralmente características de um tanque de processo 230, tal como pode ser usado para a separação por sedimentação diferencial, por exemplo, nos estágios de separação de sedimentação diferencial 172, 174 da primeira etapa de separação de sedimentação 146, como mostrado nas Figuras 5 e 6. Conforme mostrado na Figura 7, o tanque de processo 230 inclui um depósito de sobrenadante 232, uma inclinação 234, e um eixo giratório 236 para acionar a rotação da inclinação 234. Durante a operação para a separação por sedimentação diferencial, uma alimentação 238 de material de minério a ser processado (por exemplo, a primeira alimentação de partículas 106 das Figuras 1 a 6) é introduzida em uma parte superior do volume de contenção de fluido do tanque de processo 230. O sobrenadante 240 transborda do depósito de sobrenadante 232 para ser coletado. O sobrenadante 240 é enriquecido em argila e empobrecido em relação à alimentação de ilmenita 238. 0 material de fundo 242 é coletado do fundo do tanque de processo 230. 0 material de fundo 242 é enriquecido em ilmenita e empobrecido em argila em relação à alimentação 238. A inclinação 234 é acionada pelo eixo de acionamento 236 para girar ao longo do fundo do volume de contenção de fluido do tanque de processo 230 para mover partículas concentradas na parte inferior em direção a uma porta central de coleta (não mostrada) para a coleta do material de fundo 242. A vista de cima da inclinação 234 é mostrada na Figura 8. Como mostrado na Figura 8, a inclinação 234 inclui quatro braços de inclinação 244, cada um compreendendo múltiplas lâminas de inclinação 246 que forçam o movimento de material particulado para um local central quando a inclinação 234 é girada.

Com referência novamente à Figura 7, durante a operação para a separação por sedimentação diferencial, múltiplos fluxos fluindo ascendentemente, ou jatos, de líquidos 248 (por exemplo, água de processo) são introduzidos no fundo do volume de contenção de fluido do tanque de processo 230 para ajudar a expelir partículas de argila das partículas de ilmenita coletadas na parte inferior do tanque de processo 230 e para ajudar a direcionar as partículas de argila para cima para coleta com o sobrenadante 240. As correntes de líquidos que escoam ascendentemente 248 podem, por exemplo, ser introduzidas através de portas de fluido através do fundo do tanque de processo 230. Um resultado é que durante a operação para a separação por sedimentação diferencial, há um fluxo ascendente de líquido através do volume de contenção de fluido do tanque de processo 230 geralmente em uma direção a partir de uma elevação de remoção do material de fundo 242 (parte inferior do tanque de processo 230 nesta implementação) para a elevação da remoção do sobrenadante 240 (parte superior do tanque de processo 230 nesta implementação). Este fluxo de fluido, geralmente no tanque de processo é representado pelas flechas 249. A Figura 9 mostra geralmente características de um tanque de processo 250, como pode ser utilizado para elutriação, por exemplo, nas fases de elutriação 192, 194, conforme mostrado nas Figuras 5 e 6. Conforme mostrado na Figura 9, o tanque de processo 250 inclui um depósito de sobrenadante 252, um agitador 254 e um eixo rotativo 256 para acionar a rotação do agitador 254. Durante a operação de elutriação, uma alimentação 258 de material de minério a ser processado (por exemplo, de material de fundo de uma operação de separação de sedimentação diferencial anterior, tal como um ou mais dos estágios de separação por sedimentação diferencial 172, 174 mostrados nas Figuras 5 e 6) é introduzida em uma elevação intermediária do volume de contenção de fluido do tanque de processo 250. O sobrenadante 260 transborda no depósito de sobrenadante 252 para a coleta. A alimentação 258 pode incluir, em particular, ilmenita, sílica grosseira e partículas de argila a serem separadas. 0 sobrenadante 260 é enriquecido em argila, e pode também, de preferência, ser enriquecido em sílica grosseira, e empobrecido em relação à alimentação de ilmenita 258. 0 material de fundo 262 é coletado do fundo do tanque de processo 250. O material de fundo 262 é enriquecido em ilmenita e empobrecido em argila, e também, de preferência, é empobrecido em sílica grossa, em relação à alimentação 258.

Com referência ainda à Figura 9, durante a operação de elutriação, múltiplas correntes que fluem ascendentemente, ou jatos, de líquido 268 (por exemplo, água de processo) são introduzidos no fundo do volume de contenção de fluido do tanque de processo 250 para ajudar a desbloquear a argila e as partículas de silica grosseira de partículas de ilmenita coletadas na parte inferior do tanque de processo 250 e para ajudar a direcionar a argila desbloqueada e partículas de silica grosseira para cima, para a coleta com o sobrenadante 260. Os fluxos que fluem ascendentemente 268 podem, por exemplo, ser introduzidos através de portas de fluido através do fundo do tanque de processo 250. Um resultado é que, durante a operação de separação de sedimentação, há um fluxo de fluido através do volume de contenção de fluido do tanque de processo 250 geralmente em uma direção a partir de uma elevação de remoção do material de fundo 262 {parte inferior do tanque de processo 250 nesta implementação) para a elevação da remoção do sobrenadante 260 (parte superior do tanque de processo 250 nesta implementação). Este fluxo de fluido, geralmente no tanque de processo 250 é representado pelas flechas 269. Como pode ser observado, a velocidade do fluxo ascendente 269 estará geralmente mais acima do que abaixo da elevação do tanque de processo 250, em que a alimentação 258 é introduzida.

Com referência ainda à figura 9, durante a operação do tanque de processo 250 para elutriação, o agitador 254 é girado pelo eixo para agitar o teor do tanque de processo 250. O agitador inclui uma placa plana circular 270 e múltiplas lâminas 272. A rotação do agitador 254 faz com que o líquido seja expulso da borda periférica da placa 270, geralmente em direção à parede lateral do tanque. A zona de alto cisalhamento do fluxo 274 se desenvolve em uma região de alta velocidade entre a borda periférica do agitador 254 e a parede lateral do tanque de processo 250. Os fluxos que fluem para cima do líquido 268 são direcionados para o agitador giratório e o desenvolvimento da zona de alto cisalhamento do fluxo 274 ajuda a fazer uma separação clara especialmente entre as partículas de ilmenita e as partículas de sílica grosseira. Em uma alternativa para o tanque de processo 250, uma inclinação pode ser usada na parte inferior do tanque de processo 250 para inclinar as partículas que se concentram na parte inferior do tanque para a coleta através de uma porta central, semelhante à inclinação 234 mostrada e descrita anteriormente com relação às Figuras 7 e 8. A Figura 10 mostra um diagrama de processo para uma outra implementação alternativa particular de uma implementação mais geral mostrada e descrita com relação à Figura 2. Como mostrado na figura 10, a alimentação inicial 102 é processada através da sequência de processo 104, que inclui o empastamento 130 de pelo menos uma parte da alimentação inicial 102. A primeira alimentação de partículas resultante 106 é submetida à sequência de processo 108, que inclui submeter pelo menos uma parte da primeira alimentação de partículas 106 à separação por velocidade de sedimentação 132. A separação por velocidade de sedimentação 132 inclui a primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação 146 e a segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148, por exemplo, como descritas em relação à Figura 3. Antes da introdução na segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148, o material tratado a partir da primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação 146 é submetido à lavagem 280. Durante a desagregação 280, o material de minério a ser processado é tratado para adicionalmente desagregar e depositar as partículas para uma separação mais eficaz durante a segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148. A desagregação 280 pode, por exemplo, ser uma operação de desagregação por lavagem por atrito, em que o material de minério a ser processado é submetido a condições de alto cisalhamento para adicionalmente desagregar e dispersar o material antes da introdução na segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148. O material mineral processado a partir da segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação 148 é depois processado por meio de lavagem desagregadora 282. A lavagem desagregadora 282 pode ser conforme descrito na lavagem desagregadora 280, e, de preferência, inclui uma lavagem desagregante por atrito em que o material de minério processado é submetido a um ambiente de alto cisalhamento para adicionalmente desagregar e dispersar o material para preparar a segunda alimentação de partículas 112. Após a sequência de processo 108, a segunda alimentação de partículas 112 é submetida à sequência de processo 114, incluindo a separação magnética 134. A separação magnética 134 inclui a separação magnética de baixa intensidade 150 e a separação magnética de alta intensidade 152, por exemplo, como descritas em relação a Figura 3.

Faz-se agora referência à Figura 11, mostrando um exemplo de uma implementação mais específica da implementação do processo mais geral mostrado na Figura 10. Como mostrado na figura 11, a alimentação inicial 102 do material mineral é primeiro submetida à sequência de processo 104. Na sequência de processo 104, a alimentação inicial 102 é processada através de uma peneira 300 para remover resíduos e material de tamanho superior para preparar uma alimentação peneirada 302 que é introduzida em um vaso de empastamento 304. O material de tamanho superior proveniente da peneira 300 é descartado como rejeito 306. No vaso de empastamento 304, o material a ser processado é submetido a empastamento, por exemplo, mistura de atrito de alto cisalhamento. Também foram adicionados ao vaso de empastamento 304 a água de processo de reciclagem 308, o reagente dispersante de argila 310 e o reagente de ajuste de pH 312, por exemplo, hidróxido de sódio para elevar o pH. O material processado a partir do vaso de empastamento 304 é transportado através de uma bomba peristáltica 314 até uma peneira multiestágio 316 para preparar uma fração de partículas grandes 318, uma fração de partículas médias 320 e uma fração de partículas pequenas 322. A fração de partículas grandes 318 e a fração de partículas médias 320 podem conter óxido de ferro significativamente (por exemplo, magnetita) e alguma ilmenita e podem ser depois processadas para a recuperação de óxido de ferro e de ilmenita, se desejável. A fração de partículas pequenas 322 é mantida e acondicionada em três vasos de condicionamento 324, 326 e 328 dispostos em série. Nos vasos de condicionamento 324, 326 e 328, o reagente dispersante de argila adicional 310 e o reagente de ajuste de pH 312 são adicionados. Também foi adicionado, ao primeiro vaso de condicionamento 324, água de processo de reciclagem adicional 308. Nos vasos de condicionamento 324, 326 e 328, o material a ser processado foi agitado e condicionado para ajudar na dispersão de argila para processamento eficaz. O material do último vaso de condicionamento 328 é transportado através de uma bomba peristáltica 330 para uma peneira de fase única 332 para remover uma fração de partículas de tamanho superior 334. A fração de partículas de subtamanho 336 é depois submetida à sequência de processamento 108.

Na sequência de processamento 108, a fração de partículas de subtamanho 336 é introduzida através de um tanque de alimentação agitado 338 em um vaso hidroclassificador de tamanho de partículas (flutuação) 340 para a separação por velocidade de sedimentação. 0 sobrenadante 342 enriquecido em argila é retirado do topo do vaso hidroclassificador de tamanho de partículas 340 e o material de fundo 344 enriquecido em ilmenita é removido do fundo do vaso hidroclassificador de tamanho de partículas 340. O material de fundo 344 é transferido através de uma bomba peristáltica 346 para um vaso de lavagem 348, onde o material a ser processado é submetido à lavagem de atrito para continuar a desagregar e dispersar as partículas. O vaso de lavagem por atrito 348 pode ser um vaso em duas fases, conforme mostrado na Figura 11, com duas câmaras equipadas com um misturador de atrito de dupla hélice 350. Cada misturador de atrito de dupla hélice 350 tem dois rotores opostos que forçam o fluxo para o espaço entre as hélices criando um ambiente de alto cisalhamento entre as hélices, propiciando a desagregação e a dispersão das partículas. Por exemplo, a hélice superior força o fluido em um sentido descendente para a hélice inferior e a hélice inferior força o fluido para cima em uma direção para a hélice superior. O material processado que deixa o vaso desagregador de lavagem por atrito 348 é transferido através de uma bomba multicelular 352 para uma entrada para um vaso de elutriação 354. A alimentação do vaso de elutriação 354 pode ser feita através de uma tubulação inclinada 356 (por exemplo, inclinado para baixo em um ângulo de aproximadamente 45°) para introduzir a alimentação em uma porção central do vaso de elutriação 354. A água de processo 308 é introduzida em uma parte inferior do vaso de elutriação 354 . O sobrenadante 358 enriquecido em sílica e argila é retirado do topo do vaso de elutriação 354 e um material de fundo 360 enriquecido em ilmenita é removido dc fundo do vaso de elutriação 354 . O material de fundo 360 é transferido para um vaso de lavagem por atrito 362 através de uma bomba peristáltica 364. O vaso de lavagem por atrito 362 pode ser projetado de uma maneira similar ao vaso de lavagem por atrito 348 discutido anteriormente. No vaso de desagregação por lavagem por atrito 362, o material a ser processado é submetido a uma desagregação de lavagem por atrito adicional para desagregar mais ainda e dispersar as partículas. 0 material que deixa o vaso de lavagem por atrito 362 é transferido através de uma bomba multicelular 364 para processamento através da sequência de processo 114.

Na sequência de processo 114, o material do vaso de desagregação 362 é alimentado a uma série de três separadores magnéticos de baixa intensidade 366, 368 e 370 dispostos em série. O concentrado magnético final 372 da separação magnética de baixa intensidade é transferido através de uma bomba multicelular 374 para a coleta como um concentrado de ilmenita (segundo concentrado de ilmenita) em um filtro 376. O material rejeitado 378, 380 e 382 dos separadores magnéticos de baixa intensidade 366, 368 e 370 é transferido através de uma bomba multicelular 384 para um vaso espessante 386. O sobrenadante 388 é removido do topo do recipiente espessante 386 e o material de fundo 390 é removido do fundo do vaso espessante 386. O material de fundo 390 é transferido através de uma bomba peristáltica 392 como alimentação para uma série de três separadores magnéticos de alta intensidade 394, 396 e 398. O material de fundo 390 pode ser diluído com água fresca 400 antes da introdução no primeiro separador magnético de alta intensidade 394. Um concentrado magnético final 402 do último separador magnético de alta intensidade 398 é transferido através de uma bomba de multicelular 404 para a coleta como concentrado de ilmenita (segundo concentrado de ilmenita) em um filtro 406. Os materiais rejeitados 408, 410 e 412 dos separadores magnéticos de alta intensidade 394, 396 e 398 podem ser transferidos através de uma bomba multicelular 414 como fluxo combinado rejeitado 416 para o processamento de rejeitos.

Conforme mostrado na figura 11, a água de processo de reciclagem 308 pode ser adicionada em vários locais, conforme necessário para manter densidades adequadas de pasta fluida. É preferível que a água fresca 400 seja utilizada para adições de água, conforme necessário para as separações magnética.

Faz-se agora referência à figura 12, que mostra um diagrama de processo mostrando um exemplo de implementação em particular para os rejeitos de processamento que podem ser usados, por exemplo, em combinação com o processamento mostrado na Figura 11. Conforme mostrado na Figura 12, o sobrenadante 342 do vaso hidroclassificador de tamanho de partículas 340 (Figura 11) é alimentado em um vaso de sobrenadante 420. O material do vaso de sobrenadante 420 é transferido através de uma bomba de ar 422 para um vaso de floculação 424. O reagente floculante 425 é adicionado ao recipiente de floculação 424 para promover a floculação de partículas de argila. O material do vaso de floculação 424 é transferido para um vaso espessante de rejeitos 426. O material de fundo 428 do vaso espessante de rejeitos 426 é transferido através de uma bomba peristáltica 430 para um tanque de armazenagem de rejeitos (não mostrado) . 0 material de fundo 428 é um concentrado de argila obtido pela sedimentação floculante no vaso espessador de rejeitos 426. O sobrenadante 432 do vaso espessante de rejeitos 426 é transferido para um vaso de ajuste de pH 434, onde o pH é ajustado pela adição de um reagente de ajuste de pH 436 para promover a floculação eficaz e a sedimentação da argila. Se estiver operando a um pH ácido, o pH pode ser reduzido através da adição de um reagente de ajuste do pH ácido 436 (por exemplo, ácido sulfúrico). Se estiver operando a um pH básico, um reagente de ajuste de pH básico 436 (por exemplo, hidróxido de sódio) pode ser usado. O material do tanque de vaso de ajuste de pH 434 é transferido para um vaso de floculação 438, ao qual o reagente floculante adicional 425 é adicionado para promover a floculação de argila no vaso de floculação 438. É também introduzido no vaso de floculação 438 para tratamento no vaso de floculação 438 o sobrenadante 388 a partir do topo do vaso espessante 386.

Ainda com referência à Figura 12, o sobrenadante 358 do vaso de elutriaçâo 354 (Figura 11) é transferido para um vaso de sobrenadante 50. 0 material do vaso de sobrenadante 450 é transferido através de uma bomba de ar 452 operado a um tanque de floculação 454 ao qual é adicionado o reagente floculante 425 para promover a floculação de partículas de argila no vaso de floculação 454. Também foi adicionado ao vaso de floculação 454 o rejeito combinado 416 da bomba multicelular 414 (Figura 11) . O material do vaso de floculação 454 é transferido para um vaso espessante de rejeitos 4 56. O material de fundo do vaso espessante de rejeitos 456 é transferido através de uma bomba peristáltica 458 para o vaso espessador de rejeitos 424. O sobrenadante do vaso espessador de rejeitos 456 é transferido para um tanque de sobrenadante 460. O material do vaso de floculação 438 também é transferido para o tanque de sobrenadante 460. O reagente de floculação adicional 425 é adicionado ao tanque de sobrenadante 460 e um fluxo tratado 462 é retirado do vaso de sobrenadante 460 para transferência para um tanque de água de reciclagem (não mostrada). A planta piloto foi desenvolvida usando a implementação mostrada nas Figuras 11 e 12 para processar cerca de 1,5 tonelada por dia de uma alimentação bruta rica em argila contendo cerca de 7,5% de dióxido de titânio, principalmente como ilmenita. Com referência às figuras 11 e 12, a planta piloto foi projetada para funcionar como se segue. A peneira 300 é dimensionada em 127 milímetros (5 polegadas) por 254 milímetros (10 polegadas) para remover resíduos e lixo da alimentação inicial 102. A peneira multiestágio 316 é tal que a fração de partículas grandes 318 é uma fração maior do que 9 mm (0,75 polegadas) , a fração de partículas intermediárias é uma fração tendo tamanho de 9 ram (0,75 polegada) a 12,7 mm (0,5 polegada) e a fração de partícula pequena é uma fração tendo menos -4,8 mm (3/16 polegadas). O reagente dispersante de argila 310 é o Colloid 211 (Kemira) . O reagente de ajuste de pH 312 é hidróxido de sódio para elevar o pH nos vasos de condicionamento 324, 326 e 328. 0 pH do material que deixa o vaso de condicionamento final 328 é de cerca de pH 7,25. A peneira de fase única 332 pode ser tal que a fração de tamanho superior 334 é uma fração de malha + 28 e a fração de sub-tamanho 336 é uma fração de malha - 28. O vaso hidroclassificador de tamanho de partículas 340 é operado a uma velocidade de escoamento ascendente de cerca de 1,25 litro por cerca de 6 centímetros por minuto (minuto por pé quadrado). O vaso de elutriação 354 é operado a uma velocidade de escoamento ascendente, a cerca de 1,25 litro, por cerca de 6 centímetros por miriuto (minuto por pé quadrado). O reagente de ajuste de pH 436 é o ácido sulfúrico. 0 pH no tanque de ajuste de pH 434 está em um pH ácido de aproximadamente 5. O reagente floculante 425 é Superfloc A-110 (Kemira), um reagente aniônico floculante. As densidades da pasta fluida (em sólidos por cento) são projetadas para cerca de 35 por cento no vaso agitador diluidor 304, cerca de 12,5 por cento nos vasos de condicionamento 324, 326 e 328 e o vaso hidroclassificador de tamanho de partículas 340; cerca de 55 por cento em material de fundo 344 do vaso hidroclassificador de tamanho de partículas 340; cerca de 10 por cento no sobrenadante 342 do vaso hidroclassificador de tamanho de partículas 340; cerca de 3 por cento no vaso de elutriação 354; cerca de 1 a 2 por cento no sobrenadante 358 do vaso de elutriação 354, cerca de 60 por cento em material de fundo 360 do vaso de elutriação 354, cerca de 20 por cento para os primeiros separadores magnéticos de baixa intensidade 366, 368 e 370, cerca de 20 por cento para os separadores magnéticos de alta intensidade 394, 396 e 398, cerca de 11 por cento no vaso espessante de rejeitos 426, e cerca de 1 a 2 por cento no vaso espessante de rejeitos 456. Adições do reagente dispersante de argila são de cerca de 2 quilos por tonelada total, com cerca de metade sendo adicionada no vaso de empastamento 304 e cerca de metade sendo adicionada nos vasos de condicionamento 324, 326 e 328.

Faz-se referência agora à Figura 13, ilustrando um projeto para um vaso agitador diluidor, como pode ser utilizado para o vaso agitador diluidor 304 da implementação na Figura 11. A Figura 13 mostra um vaso agitador diluidor 480, incluindo um agitador de dupla hélice 482 com pás opostas 484, 486. Uma barreira de partição 488 está disposta dentro do vaso 480 para criar um espaço restrito no vaso 480 entre as lâminas opostas 484, 486. Durante a operação, uma alimentação 490 pode ser introduzida no vaso agitador diluidor 480 e o material processado 4 92 pode ser removido como sobrenadante. O eixo do agitador de dupla hélice é girado 482 provocando a rotação das pás da hélice 484 e 486. As pás da hélice 484 e 486 direcionam a circulação do líquido dentro do vaso agitador diluidor 480, como mostrado pelas setas dentro do vaso agitador diluidor 486, de tal forma que as pás da hélice 484 e 486 forçam no espaço restrito na porção média do vaso 480, criando um ambiente de alto cisalhamento propicio para promover a desagregação e a dispersão das partículas. A discussão anterior da invenção foi apresentada para fins de ilustração e descrição. A descrição precedente não se destina a limitar a invenção apenas na forma ou formas especificamente divulgadas neste documento. Consequentemente, variações e alterações compatíveis com os ensinamentos acima, e a habilidade ou conhecimento da área relevante, estão dentro do escopo da presente invenção. As modalidades, implementações e variações descritas acima neste documento adicionalmente pretendem explicar melhor os modos conhecidos para praticar a invenção e para permitir que outros versados na técnica utilizem a invenção nestas, ou em outras, modalidades, implementações ou ·variações e com várias modificações exigidas pelas aplicações ou usos específicos da presente invenção. Pretende-se que as reivindicações anexas sejam interpretadas como incluindo modalidades alternativas à extensão permitida pela técnica anterior. Embora a descrição da invenção inclua a descrição de uma ou mais possíveis implementações e certas variações e modificações, outras variações e modificações estão dentro do escopo da invenção, por exemplo, como pode estar dentro da capacidade e do conhecimento dos especialistas nesta área após compreensão da presente divulgação. Pretende-se obter direitos que incluem modalidades alternativas, implementações e variações na extensão permitida, inclusive estruturas equivalentes, intercambiáveis e/ou alternativas, funções, intervalos ou etapas para aquelas reivindicadas, ou não, tais estruturas intercambiáveis, alternativas e/ou equivalentes, funções, intervalos ou etapas são divulgadas neste documento, e sem a intenção de dedicar publicamente qualquer matéria patenteável. Além disso, qualquer recurso descrito ou reclamado com relação a qualquer modalidade divulgada de implementação, ou variação podem ser combinados em qualquer combinação com um ou mais de quaisquer outros recursos de qualquer outra modalidade de execução, ou variação, na medida em que os recursos não são, necessariamente, tecnicamente compatíveis, e todas essas combinações estão dentro do escopo da presente invenção.

Todos os diagramas de processo mostrados ou descritos podem ser modificados pela inclusão de um ou mais recursos adicionais, incluindo as etapas de processo adicionais antes ou após o processamento mostrado ou descrito ou entre quaisquer etapas de processamento ou estágios demonstrados ou descritos. Um "estágio" como aqui utilizado significa um estágio em série de uma etapa de processo ou operação de unidade. Qualquer processamento mostrado ou descrito pode ser realizado em várias sequências de processamento paralelas. Qualquer fluxo de processo ou material mostrado ou descrito pode ser em uma única parte ou em múltiplas partes ou fluxos separados.

Os termos "compreendem", "incluem", "têm" e "contêm", e variações de tais termos, como podem ser utilizado em relação à presença de um recurso, se destinam a indicar apenas que um determinado recurso está presente, e não se destinam a limitar a presença de outros recursos. A expressão "pelo menos uma parte" de um método significa que alguns ou todos os materiais, e, de preferência, a maioria do material.

Claims (71)

1. Um método de processamento de uma alimentação inicial de material mineral de partículas extraído de uma mina, compreendendo ilmenita, magnetita e argila, e compreendendo a argila a um percentual em peso maior do que o da ilmenita ou da magnetita, o método compreendendo: preparar uma primeira alimentação de partículas compreendendo pelo menos uma parte do material mineral proveniente da alimentação inicial e compreendendo a argila em um percentual ponderai maior do que o da ilmenita ou da magnetita; preparar um primeiro concentrado de ilmenita proveniente da primeira alimentação de partículas, compreendendo a separação por velocidade de sedimentação de uma maior parte da argila da alimentação inicial do material mineral extraído de uma mina com base na velocidade de sedimentação de partículas em meio líquido aquoso, e recuperar a partir da separação por velocidade de sedimentação o primeiro concentrado de ilmenita, compreendendo partículas de sedimentação mais rápidas e sendo enriquecidas em ilmenita em relação à alimentação de partículas do primeiro material mineral; e preparar o segundo concentrado de ilmenita a partir da segunda alimentação de partículas do material mineral que compreende pelo menos uma parte do primeiro concentrado de ilmenita, a preparação do segundo concentrado de ilmenita compreendendo separar magneticamente da segunda alimentação de partículas a maioria da ilmenita contida na segunda alimentação de partícula.

2. 0 método de acordo com a reivindicação 1, em que: a alimentação inicial do material mineral compreende de 7 por cento em peso a 25 por cento em peso da ilmenita e pelo menos 35 por cento em peso da argila; e o segundo concentrado de ilmenita compreende a ilmenita em uma quantidade de pelo menos 57 por cento em peso e a argila em uma quantidade não superior a 5 por cento em peso.

3. O método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que: a quantidade da magnetita na alimentação inicial do material mineral é pelo menos 2 por cento em peso; e a quantidade da magnetita no segundo concentrado de ilmenita é pelo menos 10 por cento em peso.

4. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que: a alimentação inicial do material mineral compreende silica em uma quantidade de pelo menos 0,5 por cento em peso; e o segundo concentrado de ilmenita compreende a silica em uma quantidade não superior a 2 por cento em peso.

5. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que o segundo concentrado de ilmenita compreende pelo menos 70 por cento de ilmenita a partir da alimentação inicial do material mineral.

6. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que a separação por velocidade de sedimentação compreende a introdução de liquido aquoso que flui ascendentemente no meio liquido.

7. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que a separação por velocidade de sedimentação compreende uma primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação para remover uma primeira porção da argila seguida por uma segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação para remover uma segunda porção da argila.

8. O método de acordo com reivindicação 7, em que pelo menos uma dentre a primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação e segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação compreende múltiplos estágios em série.

9. O método de acordo com a reivindicação 7 ou 8, em que a segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação compreende elutriação em um volume que flui ascendentemente do meio liquido.

10. O método de acordo com a reivindicação 9, em que a elutriação compreende: agitar o meio liquido com um agitador giratório colocado dentro de um vaso de contenção de líquidos; e alimentar pelo menos uma corrente de fluxo ascendente do meio líquido no vaso de contenção de líquido a uma elevação menor do que a do agitador giratório; em que um percurso de fluxo ascendente de alto cisalhamento se desenvolve entre o agitador giratório e uma parede do vaso para auxiliar a separação de partículas de argila.

11. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, em que a primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação compreende: recuperar no sobrenadante da primeira separação por velocidade de sedimentação a maioria da argila da primeira alimentação de partículas; e recuperar no fluxo de fundo da primeira separação por velocidade de sedimentação a maioria da ilmenita da primeira alimentação de partículas.

12. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, em que a primeira separação por velocidade de sedimentação compreende: alimentar a primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação para um primeiro tanque de separação, a primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação compreendendo pelo menos uma parte da primeira alimentação de partículas suspensas com a alimentação de líquidos aquosos, a primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação compreendendo partículas de argila dispersas na alimentação de líquido aquoso na presença de um reagente dispersante de argila para estabilizar a dispersão das partículas de argila; coletar o primeiro sobrenadante proveniente do primeiro tanque de separação em uma primeira elevação de sobrenadante, o primeiro sobrenadante compreendendo uma primeira fração de rejeito de material mineral da primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação que é enriquecida na argila em relação à primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação; e coletar o primeiro material de fundo a partir do primeiro tanque de separação em uma primeira elevação de material de fundo que é menor do que a primeira elevação de sobrenadante, o primeiro material de fundo compreendendo uma primeira fração de concentrado do material mineral da primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação que é enriquecida em ilmenita em relação à primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação.

13. O método de acordo com a reivindicação 12, em que a primeira separação por velocidade de sedimentação compreende, durante a coleta do primeiro sobrenadante e a coleta do primeiro material de fundo: manter o primeiro fluxo ascendente através de pelo menos uma parte do tanque entre a primeira elevação de material de fundo e o primeiro sobrenadante.

14. 0 método de acordo com a reivindicação 13, em que o primeiro fluxo ascendente está a uma velocidade não superior a 8 centímetros por minuto.

15. O método de acordo a reivindicação 13 ou 14, em que a velocidade do primeiro fluxo ascendente é pelo menos dois centímetros por minuto.

16. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, em que a alimentação da primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação compreende a introdução da primeira alimentação de separação de velocidade dentro do primeiro tanque de separação em uma primeira elevação de alimentação.

17. 0 método de acordo com a reivindicação 16, em que a primeira elevação de alimentação está entre a primeira elevação de sobrenadante e a primeira elevação de material de fundo.

18. O método de acordo com a reivindicação 16 ou 17, compreendendo a introdução de líquido de processo aquoso do primeiro fluxo ascendente para o primeiro tanque de separação em uma primeira elevação de fluxo de processo que é menor do que a primeira elevação de alimentação.

19. 0 método de acordo com a reivindicação 18, em que o primeiro líquido aquoso de processo é introduzido no primeiro tanque de separação adjacente ao fundo do primeiro tanque de separação.

20. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 19, em que coletar primeiro o material de fundo compreende arrastar as partículas em direção a uma saída para o material de fundo.

21. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 20, em que a primeira fração de sobrenadante compreende pelo menos 50 por cento em peso da primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação.

22. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 21, em que tempo de residência no primeiro tanque de separação durante a primeira separação por velocidade de sedimentação é 0,5 a 2 horas.

23. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 23, em que o pH no primeiro tanque de separação durante a primeira separação por velocidade de sedimentação está a um pH numa faixa de pH de 6 a pH 9.

24. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 23, em que o primeiro tanque de separação está em um estágio em uma série de múltiplos estágios da primeira separação por velocidade de sedimentação.

25. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 23, em que a primeira separação por velocidade de sedimentação é realizada em uma única etapa que compreende o primeiro tanque de separação.

26. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 25, compreendendo clarificar o primeiro sobrenadante, a clarificação compreendendo: ajustar o pH do primeiro sobrenadante a um pH de 8 ou superior; e adicionar o reagente floculante de argila para flocular a argila no primeiro sobrenadante.

27. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 26, em que a segunda separação por velocidade de sedimentação compreende: alimentar para um segundo tanque de separação uma segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação de material mineral, compreendendo pelo menos uma parte da primeira fração de concentrado de material mineral proveniente da primeira separação por velocidade de sedimentação; coletar o segundo sobrenadante proveniente do segundo tanque de separação em uma segunda elevação de sobrenadante, o segundo sobrenadante compreende uma segunda fração de rejeito do material mineral da segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação que é enriquecida com a argila em relação à segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação; coletar o segundo material de fundo do segundo tanque de separação em uma segunda elevação de material de fundo, que é menor do que a segunda elevação de sobrenadante, o segundo material de fundo compreende uma segunda fração de concentrado do material mineral da segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação que é enriquecida em ilmenita em relação à segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação.

28. O método, de acordo com a reivindicação 27, em que a segunda separação por velocidade de sedimentação compreende durante a coleta do segundo sobrenadante e a coleta do segundo material de fundo: manter o segundo fluxo ascendente através de pelo menos uma parte do tanque entre a segunda elevação de material de fundo e a segunda elevação de sobrenadante, em que o segundo fluxo ascendente está a uma velocidade que é maior que a velocidade do primeiro fluxo ascendente.

29. 0 método de acordo com a reivindicação 28, em que a velocidade do segundo fluxo ascendente é de pelo menos três centímetros por minuto.

30. O método de acordo com a reivindicação 28 ou 29, em que a velocidade do segundo fluxo ascendente não é maior do que 15 centímetros por minuto.

31. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 30, em que a alimentação da segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação compreende a introdução da segunda alimentação de separação de velocidade dentro do segundo tanque de separação em uma segunda elevação de alimentação.

32. O método de acordo com a reivindicação 31, em que a segunda elevação de alimentação está entre a segunda elevação de sobrenadante e a segunda elevação de material de fundo.

33. O método de acordo com a reivindicação 31 ou 32, compreendendo a introdução de líquido de processo aquoso do segundo fluxo ascendente no segundo tanque de separação em uma segunda de elevação de processo do líquido que é menor do que a segunda elevação de alimentação.

34. 0 método de acordo com a reivindicação 33, em que o segundo líquido de processo aquoso é introduzido no segundo tanque de separação adjacente a um fundo do segundo tanque de separação.

35. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 34, em que coletar o segundo material de fundo compreende inclinar partículas em direção a uma saída para o material de fundo.

36. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 35, em que a segunda fração de material de fundo compreende pelo menos 50 por cento em peso da segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação.

37. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 36, em que o tempo de residência no segundo tanque de separação durante a segunda separação por velocidade de sedimentação é de 0,5 a 2 horas.

38. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 37, em que o pH no segundo tanque de separação durante a segunda separação por velocidade de sedimentação está a um pH em uma faixa de pH 6 a pH 9.

39. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 38, em que o segundo tanque de separação está em um estágio em uma série de múltiplos estágios da segunda separação por velocidade de sedimentação.

40. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 38, em que a segunda separação por velocidade de sedimentação é realizada em uma única etapa que compreende o segundo tanque de separação.

41. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 40, compreendendo clarificar o segundo sobrenadante, a clarificação compreendendo: ajustar o pH do segundo sobrenadante a um pH de 8 ou superior; e adicionar o reagente de argila floculante para flocular a argila no segundo sobrenadante.

42. 0 método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 41, em que: o primeiro tanque de separação está em um primeiro estágio de uma série de múltiplos estágios da primeira separação por velocidade de sedimentação; e a segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação compreende uma parte da primeira fração de concentrado que foi adicionalmente concentrada em ilmenita em pelo menos um segundo estágio em série da primeira separação velocidade de sedimentação.

43. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 42, compreendendo lavagem por atrito de pelo menos uma parte da primeira fração de concentrado para preparar a segunda alimentação por velocidade de sedimentação.

44. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 43, em que a preparação da primeira alimentação de partículas compreende empastar pelo menos uma parte do material mineral da alimentação inicial na presença do reagente dispersante de argila.

45. O método de acordo com a reivindicação 44, em que a preparação da primeira alimentação de partículas compreende a separação por tamanho do material mineral em uma fração de tamanho de partículas maior, que não está sujeita à separação por velocidade de sedimentação.

46. 0 método de acordo com qualquer uma da reivindicação 44 ou 45, em que: o empastamento compreende um primeiro estágio de empastamento e um segundo estágio de empastamento, e o método compreende entre o primeiro estágio de empastamento e o segundo estágio de empastamento, a separação de tamanho do material mineral de uma fração de tamanho de partícula maior, que não está sujeita ao segundo estágio de empastamento ou à separação por velocidade de sedimentação.

47. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 46, em que a separação por velocidade de sedimentação compreende separar pelo menos 80 por cento em peso da argila da primeira alimentação de partículas.

48. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 47, em que a preparação de um segundo concentrado de ilmenita compreende separar magneticamente partículas magnéticas contendo ilmenita e contendo magnetita da segunda alimentação de partículas do material mineral.

49. O método de acordo com a reivindicação 48, em que a separação magnética compreende uma separação magnética de baixa intensidade para recuperar uma primeira porção das partículas magnéticas contendo ilmenita e contendo magnetita e uma separação magnética de alta intensidade realizada em pelo menos uma parte do material de rejeito proveniente da separação magnética de baixa intensidade para recuperar uma segunda parte das partículas magnéticas contendo ilmenita e contendo ilmenita magnética.

50. O método de acordo com a reivindicação 49, em que a separação magnética de baixa intensidade compreende múltiplos estágios em série.

51. O método de acordo com a reivindicação 4 9 ou reivindicação 50, em que a separação magnética de alta intensidade compreende múltiplos estágios em série.

52. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 48 a 51, que compreende lavagem por atrito de pelo menos uma parte do primeiro concentrado de ilmenita para preparar a segundo alimentação de partículas do material mineral.

53. O método de acordo com a reivindicação 1, em que: a preparação da primeira alimentação de partículas compreende empastar pelo menos uma parte do material mineral da alimentação inicial na presença de um reagente dispersante de argila, o empastamento compreendendo um primeiro estágio de empastamento, um segundo estágio de empastamento e a separação de tamanho de uma fração de tamanho de partículas maior do material mineral entre o primeiro estágio de empastamento e o segundo estágio de empastamento; a separação por velocidade de sedimentação, compreendendo uma primeira etapa de separação por velocidade de sedimentação para remover a maioria da argila da primeira alimentação de partículas, seguida pela segunda etapa de separação por velocidade de sedimentação para separar por elutriação a sílica grosseira; a primeira separação por velocidade de sedimentação compreendendo: alimentar a primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação para um primeiro tanque de separação, a primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação compreendendo pelo menos uma parte da primeira alimentação de partículas suspensas com a alimentação de líquidos aquosos, a primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação compreendendo partículas de argila dispersas na alimentação de líquidos aquosos na presença de um reagente dispersante de argila para estabilizar a dispersão das partículas de argila; coletar o primeiro sobrenadante do primeiro tanque de separação em uma primeira elevação de sobrenadante, o primeiro sobrenadante compreendendo uma primeira fração de rejeito de material mineral da primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação que é enriquecida com a argila em relação à primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação; e coletar o primeiro material de fundo do primeiro tanque de separação em uma primeira elevação de material de fundo que é menor do que a primeira elevação de sobrenadante, o primeiro material de fundo compreendendo uma primeira fração de concentrado de material mineral da primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação que é enriquecida em ilmenita em relação à primeira alimentação de separação por velocidade de sedimentação; a segunda separação por velocidade de sedimentação que compreende: alimentar em um segundo tanque de separação uma segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação de material mineral, compreendendo pelo menos uma parte da primeira fração de concentrado do material mineral proveniente da primeira separação por velocidade de sedimentação; coletar o segundo sobrenadante do segundo tanque de separação em uma segunda elevação de sobrenadante, o segundo sobrenadante compreendendo uma segunda fração de rejeito do material mineral da segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação que é enriquecida com a argila em relação à segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação, coletar o segundo material de fundo do segundo tanque de separação em uma segunda elevação de material de fundo, que é menor do que a segunda elevação de sobrenadante, o segundo material de fundo compreendendo uma segunda fração de concentrado do material mineral da segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação que é enriquecida em ilmenita em relação à segunda alimentação de separação por velocidade de sedimentação; e manter o segundo fluxo ascendente através de pelo menos uma parte do segundo tanque de separação entre a segunda elevação de material de fundo e a segunda elevação de sobrenadante, durante a coleta do segundo sobrenadante e a coleta do segundo material de fundo; e a preparação de um segundo concentrado de ilmenita que compreende magneticamente separar partículas magnéticas contendo ilmenita e contendo magnetita a partir da segunda alimentação de partículas compreendendo pelo menos uma parte da segunda fração de concentrado a partir da segunda separação por velocidade de sedimentação, a separação magnética compreendendo uma etapa de separação magnética de baixa intensidade para recuperar uma primeira parte das partículas magnéticas contendo ilmenita e contendo magnetita e uma etapa de separação magnética de alta intensidade realizada em pelo menos uma parte do material rejeitado da separação magnética de baixa intensidade para recuperar uma segunda parte de partículas magnéticas contendo ilmenita e contendo magnetita.

54. O método de acordo com a reivindicação 53, em que: a alimentação inicial do material mineral compreende: de 10 por cento em peso a 20 por cento em peso da ilmenita; pelo menos 5 por cento em peso de magnetita; e pelo menos 50 por cento em peso da argila; e o segundo concentrado de ilmenita compreende: pelo menos 65 por cento em peso da ilmenita; de pelo menos 10 por cento em peso da magnetita; não mais do que 5 por cento em peso da argila; e pelo menos 70 por cento da ilmenita presente na alimentação inicial do material mineral.

55. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 54, compreendendo a fusão de pelo menos uma parte do segundo concentrado de ilmenita para produzir uma escória contendo TÍO2.

56. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 55, compreendendo a fabricação de tijolos compreendendo pelo menos uma parte da argila separada do material mineral durante a separação por velocidade de sedimentação.

57. Um produto de concentrado de partículas de ilmenita, preparado a partir de material mineral contendo ilmenita extraída de uma mina, compreendendo, em relação ao peso do produto concentrado em uma base seca: ilmenita, em uma quantidade de pelo menos 57 por cento em peso; óxidos de ferro, diferentes dos contidos na ilmenita, em uma quantidade de pelo menos 15 por cento em peso; argila, em uma quantidade não superior a 5 por cento em peso; cálcio, em uma quantidade não superior a 0,08 por cento em peso; e um ou ambos tório e urânio em uma quantidade combinada não superior a 100 partes por milhão em peso.

58. O produto concentrado de ilmenita de acordo com a reivindicação 57, compreendendo magnésio, em uma quantidade não superior a 1,0 por cento em peso.

59. O produto concentrado de ilmenita de acordo com a reivindicação 57 ou 58, compreendendo manganês, em uma quantidade não superior a 0,8 por cento em peso.

60. O produto concentrado de ilmenita de acordo com qualquer uma das reivindicações 57 a 59, compreendendo magnetita em uma quantidade de pelo menos 10 por cento em peso.

61. 0 produto concentrado de ilmenita de acordo com a reivindicação 60, em que a quantidade de magnetita é de pelo menos 15 por cento em peso.

62. O produto concentrado de ilmenita de acordo com qualquer uma das reivindicações 57 a 61, em que a quantidade de ilmenita é de pelo menos 65 por cento em peso.

63. O produto concentrado de ilmenita de acordo com qualquer uma das reivindicações 62 a 67, em que a quantidade de argila está em uma faixa de 0,1 por cento em peso a 2 por cento em peso.

64 . 0 produto concentrado de ilmenita de acordo com a reivindicação 57, em que: a quantidade ilmenita é pelo menos 70 por cento em peso; a quantidade de argila está em uma faixa de 0,1 por cento em peso a 2 por cento em peso; a quantidade de cálcio está em uma faixa de 0,005 por cento em peso a 0,08 por cento em peso; a quantidade combinada de tório e urânio está em uma faixa de 1 a 50 partes por milhão em peso; e o produto compreende: magnetita, em uma quantidade de pelo menos 15 por cento em peso: magnésio, em uma quantidade de 0,1 por cento em peso a 1,0 por cento em peso; e manganês, em uma quantidade de 0,1 por cento em peso a 0,8 por cento em peso.

65. Um produto de escória contendo titânio, compreendendo em relação ao peso do produto de escória: Ti02 em uma quantidade de pelo menos 85 por cento em peso; óxidos de cálcio em quantidade não superior a 0,08 por cento em peso; e um ou ambos óxidos de tório e óxidos de urânio em uma quantidade combinada não superior a 100 partes por milhão em peso.

66. O produto de escória contendo titânio de acordo com a reivindicação 65, compreendendo os óxidos de magnésio, em uma quantidade não superior a 1,0 por cento em peso.

67. O produto de escória contendo titânio de acordo com a reivindicação 65 ou 66, compreendendo óxidos de manganês em uma quantidade não superior a 0,7 por cento em peso.

68 . O produto de escória contendo titânio de acordo com qualquer uma das reivindicações 65 a 67, em que a quantidade do Ti02 está em uma faixa de 87 por cento em peso a 98 por cento em peso.

69. O produto de escória contendo titânio de acordo com a reivindicação 65, em que: a quantidade do Ti02 está em uma faixa de 87 por cento em peso a 98 por cento em peso; a quantidade dos óxidos de cálcio está em uma faixa de 0,005 por cento em peso a 0,08 por cento em peso; a quantidade combinada dos óxidos de tório e óxidos de urânio está em uma faixa de 1 a 50 partes por milhão em peso; e o produto compreende: óxidos de magnésio, em uma quantidade de 0,01 por cento em peso a 1 por cento em peso; e óxidos de manganês, em uma quantidade de 0,1 por cento em peso a 0,7 por cento em peso.

70. Um método para preparar um produto de escória contendo titânio, compreendendo: a fusão de um produto concentrado de ilmenita como definido em qualquer uma das reivindicações 57 a 64; e a recuperação da escória contendo titânio da fundição.

71. Um método para preparar um produto de pigmento de T1O2, compreendendo: o tratamento com cloreto do produto de escória contendo titânio como definido em qualquer uma das reivindicações 65 a 69.