PT2018232E

PT2018232E - Tratamento de suspensões espessas minerais com reabilitação melhorada para crescimento de plantas

Info

Publication number: PT2018232E
Application number: PT07728682T
Authority: PT
Inventors: Brian Dymond; John Gerard Bellwood
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-05-01
Publication date: 2011-01-27
Also published as: ES2356691T3; AP2573A; SI2018232T1; DE602007011052D1; AU2007253479B2; PE20080535A1; EP2018232A1; BRPI0712596A2; BRPI0712596A8; EA200802251A1; EP2018232B1; CA2651767C; AR061415A1; BRPI0712596B1; UA94101C2; PL2018232T3; GB0609998D0; US20090116908A1; CN101443133A; WO2007134952A1

Description

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DESCRIÇÃO "TRATAMENTO DE SUSPENSÕES ESPESSAS MINERAIS COM REABILITAÇÃO MELHORADA PARA CRESCIMENTO DE PLANTAS" A presente invenção relaciona-se com o fornecimento de uma área de deposição para material mineral em partículas reabilitada especialmente com características de reabilitação melhorada para crescimento de plantas em que o material mineral foi desidratado a partir de uma suspensão, especialmente suspensões espessas minerais de resíduos. A invenção é particularmente adequada para a eliminação de escórias e outros resíduos resultantes do processamento de minerais e processos de beneficiação, incluindo a co-eliminação de sólidos grosseiros e finos, como uma mistura homogénea. Em material mineral em partículas incluímos uma diversidade de substratos em que o material mineral está presente. Isto inclui por exemplo lama vermelha, escórias provenientes de uma variedade de operações de processamento de minerais, e o processamento de escórias de areias petrolíferas.

Os processos de tratamento de minérios para extrair valores minerais vão normalmente resultar em resíduos. Frequentemente, os resíduos consistem numa suspensão espessa aquosa ou lama compreendo material mineral em partículas, por exemplo argila, xisto argiloso, areia, arei grossa, óxidos metálicos etc, misturado com água.

Em alguns casos, os resíduos tais como escórias de minas podem ser convenientemente eliminados numa mina subterrânea em que se volta a encher uma área escavada. Geralmente, os resíduos que vão voltar a encher uma área escavada compreendem uma alta proporção de partículas grosseiras de 2 grandes dimensões conjuntamente com outras partículas mais pequenas e são bombeados para dentro da mina como suspensões espessas que são deixadas secar deixando o sedimento sólido no local. É uma prática comum usar floculantes para ajudar este processo através da floculação do material fino para aumentar a taxa de sedimentação ou para manter o cimento numa mistura. No entanto, neste caso, o material grosseiro vai normalmente sedimentar a uma taxa mais rápida do que os floculados finos, resultando num depósito heterogéneo de sólidos finos e grosseiros.

Para outras aplicações, pode não ser possível eliminar os resíduos numa mina. Nestas circunstâncias, é uma prática comum eliminar este material bombeando a suspensão espessa aquosa para lagoas, montes ou pilhas e deixá-la desidratar gradualmente através de acções de sedimentação, drenagem e evaporação. Há uma grande pressão ambiental para minimizar a atribuição de novos terrenos para fins de eliminação de resíduos e para usar de modo mais eficiente as áreas de resíduos existentes. Um método consiste em acumular múltiplas camadas de resíduos numa área para deste modo formar grandes pilhas de resíduos. No entanto, isto apresenta a dificuldade de garantir que o material residual só flui sobre a superfície de resíduos previamente endurecidos dentro de limites aceitáveis, é deixado endurecer para formar uma pilha, e que o resíduo está suficientemente consolidado para suportar múltiplas camadas de material endurecido, sem o risco de colapso ou deslize. Portanto, os requisitos para material de resíduos com o tipo de características certas para empilhamento são totalmente diferentes dos requeridos para outras formas de eliminação, tal como reenchimento de uma área escavada dentro de uma 3 área relativamente fechada. É normalmente considerado que tais áreas de eliminação são inapropriadas para qualquer forma de reabilitação uma vez que o material residual nela depositado normalmente não é adequado para qualquer forma de trabalho de construção ou para suportar vegetação, e está frequentemente debaixo da terra.

Numa operação tipica de processamento de minerais, os resíduos sólidos são separados dos sólidos que contêm valores minerais por um processo aquoso. A suspensão aquosa de resíduos sólidos contém, muitas vezes, argilas e outros minerais, e são geralmente referidos como escórias. Isto é verdade para vários sólidos minerais incluindo escórias de areias petrolíferas. Estes sólidos são muitas vezes concentrados por um processo de floculação num espessador para dar uma maior densidade à corrente de fundo e para recuperar alguma da água do processo. É comum bombear a corrente de fundo para uma área à superfície, muitas vezes referida como fosso ou barragem de escórias. Uma vez depositada nesta área à superfície, a água continua a ser libertada da suspensão aquosa resultando numa maior concentração de sólidos durante um período de tempo. Assim que um volume suficiente de água tenha sido recolhido, este é normalmente bombeado de volta para as instalações de processamento mineral. A barragem de escórias é frequentemente de tamanho limitado de modo a minimizar o impacto no ambiente. Para além disso, fazer barragens maiores pode ser dispendioso devido aos elevados custos de mobilização de terras e de construção de muros de contenção. Estas barragens tendem a ter um fundo com um ligeiro declive que permite que qualquer água libertada dos sólidos seja recolhida numa área e que possa ser depois bombeada de volta para as instalações. Um 4 problema que ocorre frequentemente é quando as partículas finas dos sólidos são levadas com a água de escoamento, contaminando deste modo a água e tendo um impacto negativo nos usos subsequentes da água.

Em muitas operações de processamento de minerais, por exemplo um processo de beneficiação de areias minerais, é também comum produzir um segundo fluxo de resíduos compreendendo principalmente partículas minerais grosseiras (> 0,1 mm). É particularmente desejável eliminar as partículas grosseiras e finas de resíduos como uma mistura homogénea uma vez que isto melhora as propriedades mecânicas dos sólidos desidratados, reduzindo grandemente o tempo e os custos eventualmente necessários para reabilitar o terreno. No entanto, isto normalmente não é possível porque mesmo se o material de resíduos grosseiro for completamente misturado na suspensão aquosa de materiais finos de resíduos antes da deposição na área de eliminação, o material grosseiro irá assentar muito mais depressa do que o material fino resultando na formação de bandas nos sólidos desidratados. Para além disso, quando a quantidade de material grosseiro em relação ao material fino é relativamente grande, a rápida sedimentação do material grosseiro pode produzir demasiados ângulos de areia o que promove o escoamento de resíduos aquosos contendo grande proporção de partículas finas, contaminando mais a água recuperada. Como resultado, é muitas vezes necessário tratar os fluxos de resíduos grosseiros e finos separadamente, e recombinar estes materiais por reprocessamento mecânico, depois de o processo de desidratação estar completo. Têm sido feitas tentativas para ultrapassar todos os problemas acima, tratando o sistema de alimentação da 5 barragem de escórias usando um coagulante ou um floculante para aumentar a taxa de sedimentação e/ou melhorar a limpidez da água libertada. No entanto, isto não tem sido bem sucedido uma vez que estes tratamentos têm sido aplicados em doses convencionais e isto têm trazido pouco, ou nenhum, beneficio tanto na taxa de compactação do material de resíduos finos como para limitar a segregação de tamanhos de partículas.

Grandes quantidades de material em partículas tais como escórias provenientes de operações de processamento de minerais são descarregadas na forma de suspensões espessas aquosas em lagoas, lagos ou barragens. 0 material seca até uma forma mecanicamente sólida como resultado da combinação da evaporação, sedimentação e drenagem.

No processo da Bayer para recuperar alumina a partir de bauxita, a bauxita é digerida numa solução alcalina aquosa para formar aluminato de sódio que é separado do resíduo insolúvel. Este resíduo consiste em areia e partículas finas principalmente de óxido férrico. A suspensão aquosa do último é conhecida como lama vermelha.

Após a separação primária da solução de aluminato de sódio em relação ao resíduo insolúvel, a areia (resíduo grosseiro) é separada da lama vermelha. A solução sobrenadante é processada adicionalmente para recuperar o aluminato. A lama vermelha é depois lavada num grande número de estágios de lavagem sequenciais, nos quais a lama vermelha contacta com uma solução de lavagem e é depois floculada por adição de um agente floculante. Após o último estágio de lavagem, a lama vermelha é espessada o máximo possível e depois eliminada. 0 espessamento, no contexto desta especificação, significa que o conteúdo em sólidos da 6 lama vermelha aumentou. A fase final de espessamento pode compreender somente o assentamento da suspensão espessa floculada, ou por vezes, inclui um passo de filtração. Alternativamente ou adicionalmente, a lama pode ser sujeita a assentamento prolongado numa laguna. Em qualquer caso, esta fase final de espessamento é limitada pela necessidade de bombear a suspensão aquosa espessada para a área de eliminação. A lama pode ser eliminada e/ou submetida a secagem adicional para subsequente eliminação numa área de empilhamento de lama. Para ser adequada para empilhamento de lama, a lama deve ter um alto conteúdo em sólidos e, quando empilhada, não deve fluir mas deve ser relativamente rígida para que o ângulo da pilha seja o mais alto possível de modo a que a pilha ocupe uma área tão pequena quanto possível para um dado volume. 0 requisito para o elevado conteúdo em sólidos conflitua com o requisito de que o material permaneça como um fluído bombeável, de modo que, embora possa ser possível produzir uma lama com o desejado alto conteúdo em sólidos para empilhamento, isso pode tornar a lama não bombeável. A fracção de areia removida do resíduo é também lavada e transferida para a área de eliminação para desidratação separada e eliminação. A EP-A-388108 descreve adicionar um polímero absorvente de água, insolúvel em água a um material compreendendo um líquido aquoso com partículas sólidas dispersas, tal como lama vermelha, antes de bombear, e depois bombear o material, permitindo que o material fique árido e depois permitindo que ele endureça e se torne num sólido empilhável. 0 polímero absorve o líquido aquoso da 7 suspensão espessa o que ajuda à ligação das partículas sólidas e portanto à solidificação do material. No entanto, este processo tem a desvantagem de requerer altas doses de polímero absorvente para adquirir solidificação adequada. Com vista a atingir um material suficientemente rígido, é muitas vezes necessário usar doses tão alta como 10 até 20 quilogramas por tonelada de lama. Embora o uso de polímero absorvente expansível em água para endurecer o material pareça produzir um aparente aumento em sólidos, o líquido aquoso é, de facto, preso no polímero absorvente. Isto representa a desvantagem porque o líquido aquoso não foi realmente removido do material endurecido e, sob determinadas condições, o líquido aquoso poderá ser posteriormente dessorvido e assim há o risco de re-fluidização do material de resíduos, com o risco inevitável de desestabilização da pilha. Esta técnica não resulta na desidratação da suspensão e, para além disso, não dá indicação de que uma forma de reabilitação seja possível. A WO-A-96/05146 descreve um processo de empilhamento de uma suspensão espessa aquosa de partículas sólidas que compreende misturar uma emulsão de um polímero solúvel em água disperso numa fase oleosa contínua com a suspensão espessa. De preferência dilui-se o polímero de emulsão com um diluente, e que está preferencialmente num hidrocarboneto líquido ou gasoso e que não vai inverter a emulsão. Por isso, é uma exigência do processo que o polímero não seja adicionado à suspensão espessa como uma solução aquosa. Não há divulgação de que a desidratação e endurecimento podem ser suficientemente atingidos para formar pilhas do material mineral pela adição de uma solução aquosa de polímero. Para além disso, não há, neste documento, indicação de que a reabilitação da área de eliminação contendo o material empilhado pode ser conseguida. A WO-A-0192167 descreve um processo onde um material compreendendo uma suspensão de partículas sólidas é bombeado como um fluido e depois deixado assentar e endurecer. 0 endurecimento é atingido introduzindo na suspensão partículas de um polímero solúvel em água que tem uma viscosidade intrínseca de pelo menos 3 dL/g. Este tratamento permite que o material retenha a sua fluidez enquanto está a ser bombeado, mas depois a deposição leva o material a endurecer. Este processo tem a vantagem de os sólidos concentrados poderem ser facilmente empilhados, o que minimiza a área de terreno necessária para eliminação. 0 processo também tem a vantagem em relação ao uso de polímeros absorventes de água reticulados pelo facto da água da suspensão ser libertada em vez de ser absorvida e retida pelo polímero. A importância de usar partículas de polímero solúvel em água é enfatizada e afirma-se que o uso de soluções aquosas do polímero dissolvido seria ineficaz. É conseguida libertação muito eficiente de água e armazenamento adequado dos resíduos sólidos através deste processo, especialmente quando aplicado a um fluxo de fundo de lama vermelha do processo de alumina da Bayer. Embora esta técnica forneça desidratação adequada e endurecimento de suspensões de material mineral em partículas, nada indica que a reabilitação da área de eliminação possa ser conseguida. A W02004/060819 descreve um processo em que o material compreendendo um líquido aquoso com partículas sólidas dispersas é transferido como um fluído para a área de eliminação, depois é deixado assentar e endurecer, e onde o endurecimento é aumentado ao mesmo tempo que se retém a 9 fluidez do material durante a transferência, combinando com o material uma quantidade eficaz como endurecedor de uma solução aquosa de um polímero solúvel em água. É também descrito um processo no qual a desidratação das partículas sólidas é conseguida. Apesar deste processo de melhoramento significativo no endurecimento e desidratação de suspensões de material mineral em partículas, não há nada nesta divulgação que indique que qualquer reabilitação da área de eliminação possa ser possível.

No caso do processamento de areias petrolíferas, o minério é processado para recuperar a fracção de betume, e o restante, incluindo tanto o material do processo como a ganga, constitui as escórias que não são valiosas e são para ser eliminadas. No processamento de areias petrolíferas, o principal material do processo é água, e a ganga é principalmente areia com algum silte e argila. Fisicamente, as escórias consistem numa parte sólida (escórias de areia) e uma parte mais ou menos fluida (lamas). 0 local mais satisfatório para eliminar estas escórias deve ser no buraco existente escavado no chão. Não obstante, a areia e os componentes das lamas vão ocupar um volume maior do que o minério a partir do qual foram processados.

No processo de recuperação de óleo pesado e de betume a partir dos depósitos de areias petrolíferas, quando se usa minas a céu aberto, o petróleo ou betume é extraído através de um processo de água quente no qual as areias petrolíferas são misturadas com água a 65 °C (150°F) e cáustico ou através de um processo de extracção de baixa energia realizado a temperaturas mais baixas sem cáustico. Porém, ambos os processos geram grandes volumes de escórias que consistem no corpo completo do minério de areias 10 petrolíferas mais a adição líquida de água do processo menos somente o produto de betume recuperado.

Estas escórias das areias petrolíferas podem ser subdivididas em três categorias; viz.: (1) tamanho maior que o crivo, (2) escórias grosseiras ou areias (a fracção que sedimenta rapidamente), e (3) lamas finas ou de escórias (a fracção que sedimenta lentamente). Portanto, as escórias das areias petrolíferas são constituídas por partículas de diferentes tamanhos. É bem conhecido concentrar estas escórias das areias petrolíferas num espessante para originar uma corrente de fundo de maior densidade e recuperar alguma da água do processo como mencionado acima.

Por exemplo, Xu. Y et al, Mining Engineering, Novembro 2003, p.33-39 descreve a adição de floculantes aniónicos às escórias das areias petrolíferas no espessante antes da eliminação. A US 3707523 descreve a preparação dos aterros reconstituídos através do tratamento de areia com poliacrilamida hidrolisada e depois misturando esta areia tratada com os resíduos de lodo do minério de fosfato. A US 4611951 descreve a recuperação de locais de minas escavadas usando lodo residual de minérios contendo um floculante e drenando a água do leito de lodo assente. Este é depois pulverizado com as escórias de areia misturadas com lodo aquoso contendo floculante e sólidos de argila ultrafinos. A seguir à plantação de plântulas, deixou-se a vegetação instalar-se. 11 A US 3718003 descreve a combinação de sólidos finos num depósito de escórias minerais geralmente grosseiras de modo a melhorar a fertilidade do material consolidado.

Seria desejável encontrar um método de reabilitação de uma área de deposição ou local de eliminação que não exija necessariamente um floculante aplicado somente à areia. Seria também desejável encontrar um processo que evite o espessamento prévio dos lodos. Para além disso, seria desejável estabelecer uma zona reabilitada com caracteristicas de revegetação melhoradas. 9 A técnica anterior tem também a desvantagem de precisar de padrões específicos de distribuição fisica para obter areias finas que são inter-misturadas e capeadas. Para além disso, a técnica anterior requer o reprocessamento extensivo dos sólidos e.g. com bulldozers e também um período considerável de tempo para compactar o material não tratado até um conteúdo em sólidos adequado.

Adicionalmente, é desejável fornecer um processo que evite múltiplos passos de tratamento.

Num aspecto da invenção, nós fornecemos um método de reabilitação de uma área de deposição para a tornar adequada para crescimento de plantas compreendendo um material mineral em partículas, em que o material mineral em partículas foi desidratado a partir de uma suspensão do referido material, compreendendo os passos de transferir a suspensão de material mineral em partículas como um fluído para a área de deposição, e onde a suspensão é deixada assentar e desidratar na área de deposição para formar um material mineral em partículas desidratado, 12 onde a reabilitação da área de eliminação é conseguida através da adição de uma quantidade de um polimero desidratante à suspensão do material mineral em partículas enquanto esta está a ser transferida como um fluído para a área de deposição, onde o polímero é ou um polímero sintético solúvel em água formado a partir de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados tendo uma viscosidade intrínseca de pelo menos 4 dL/g ou um polímero solúvel em água que é um polímero natural ou um polímero semi-natural, onde o material é bombeado como um fluido para uma saída na área de deposição e o material deixado fluir sobre a superfície do material endurecido e o material é deixado assentar e endurecer para formar uma pilha de material endurecido, onde sementes e nutrientes são incorporados na camada final do material tratado.

Um aspecto adicional da invenção relaciona-se com um novo uso de um polímero para fins de reabilitação de uma área de deposição. Assim, deste modo, nós fornecemos o uso de um polímero na desidratação de uma suspensão de material mineral em partículas para fins de fornecer uma área de deposição com características de reabilitação melhoradas para crescimento de plantas, em que o referido polímero é adicionado à suspensão de material mineral em partículas enquanto esta está a ser transferida como um fluído para uma área de deposição e onde a suspensão é deixada assentar e desidratar na área de deposição para formar um material mineral em partículas desidratado, onde o polímero é ou um polímero sintético solúvel em água formado a partir de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados tendo uma viscosidade intrínseca de pelo menos 13 4 dL/g ou um polímero solúvel em água que é um polímero natural ou um polímero semi-natural, onde o material é bombeado como um fluido para uma saída na área de deposição e o material deixado fluir sobre a superfície do material endurecido e o material é deixado assentar e endurecer para formar uma pilha de material endurecido onde sementes e nutrientes são incorporados na camada final do material tratado.

Quando se aplica o polímero à suspensão de material mineral em partículas enquanto esta é transferida como um fluído, nós verificamos que o material sólido desidratado permite, de modo adequado, a reabilitação da área de deposição. Além disso, as desvantagens acima mencionadas da técnica anterior são facilmente ultrapassadas pela invenção. Por área de deposição entendemos qualquer área onde o acima mencionado material em partículas pode ser depositado. Esta pode ser, por exemplo, qualquer área onde são depositados resíduos de uma operação de processamento mineral. Alternativamente, pode ser qualquer área que tenha sido escavada, por exemplo, para extrair material útil e.g. valores minerais incluindo betume e em que a área escavada é preenchida com material em partículas tratado de acordo com a invenção. Geralmente, a reabilitação da área vai incluir, por exemplo, tornar a área de eliminação adequada para construção civil ou outras construções ou preferencialmente a reabilitação é ainda conseguida através da introdução na área de deposição de plantas, de plântulas ou sementes adequadas para germinação. Tipicamente estas são deixadas crescer para formar uma cobertura de vegetação.

Geralmente, os sólidos suspensos podem ser concentrados num espessante e este material poderá, por exemplo, deixar o 14 espessante como uma corrente de fundo que será bombeada ao longo de uma conduta para a área de deposição. A conduta pode ser qualquer meio adequado para transferir o material para a área de deposição e pode, por exemplo, ser um tubo ou uma vala. 0 material permanece fluido e bombeável durante a fase de transferência até o material ser deixado assentar.

Desejavelmente, o processo da invenção é parte da operação de processamento mineral em que uma suspensão aquosa de resíduos sólidos é opcionalmente floculada num reservatório para formar uma camada sobrenadante compreendendo uma solução aquosa e uma camada de corrente de fundo compreendendo sólidos espessados os quais formam o material. A camada sobrenadante será separada do fluxo de fundo no reservatório e tipicamente reciclada ou sujeita a processamento adicional. A suspensão aquosa de resíduos sólidos ou opcionalmente, a corrente de fundo espessada é transferida, normalmente por bombeamento, para a área de deposição, a qual pode por exemplo ser uma represa ou laguna de escórias. 0 material pode consistir somente principalmente em partículas finas, ou numa mistura de partículas finas e grosseiras. Opcionalmente, partículas grosseiras adicionais podem ser combinadas com a suspensão aquosa em qualquer altura conveniente antes da descarga na área de deposição. Assim que o material tenha chegado à área de deposição ele é deixado assentar e desidratar e, preferencialmente, ocorre endurecimento adicional. 0 polímero pode ser adicionado ao material numa quantidade eficaz em qualquer altura conveniente, tipicamente durante a transferência. Em alguns casos, a suspensão aquosa pode ser transferida primeiro para um reservatório intermédio antes de ser 15 transferida para a área de deposição. Após a deposição da suspensão de material mineral em partículas, ela deverá ser desidratada para formar um sólido desidratado com características reduzidas de polvilhamento. Preferencialmente, a suspensão desidratada de material mineral em partículas irá formar uma massa sólida compacta e seca através das acções combinadas de sedimentação, drenagem e secagem por evaporação. A superfície do material mineral em partículas depositado irá atingir um estado substancialmente seco. Para além disso, o material mineral em partículas irá tipicamente ser adequadamente consolidado e firme e.g. devido ao endurecimento e desidratação simultâneos para permitir que o terreno aguente um peso significativo geralmente necessário para a reabilitação.

Doses adequadas de polímero variam desde 10 gramas até 10.000 gramas por tonelada de materiais sólidos. Geralmente, a dose apropriada pode variar de acordo com o material particular e com o conteúdo em materiais sólidos. Doses preferidas estão no intervalo de 30 até 3.000 gramas por tonelada, mais preferencialmente 30 até 1000 gramas por tonelada, enquanto doses ainda mais preferidas estão num intervalo de desde 60 até 200 ou 400 gramas por tonelada. O polímero pode ser adicionado à suspensão de material mineral em partículas, e.g. à suspensão espessa de escórias, na forma de sólido em partículas alternativamente como uma solução aquosa que foi preparada dissolvendo o polímero em água ou num meio aquoso.

As partículas de material mineral são normalmente inorgânicas. Tipicamente, o material pode ser derivado de ou conter bolo de filtração, escórias, correntes de fundo 16 espessadas, ou correntes de resíduos fabris não espessados, por exemplo outras escórias ou lodos minerais, incluindo fosfato, diamante, lodos de ouro, areias minerais, resíduos provenientes do zinco, chumbo, cobre, prata, urânio, níquel, processamento de minério de ferro, carvão, areias petrolíferas ou lama vermelha. 0 material pode ser sólidos depositados provenientes do passo final de espessamento ou lavagem de uma operação de processamento de mineral. Assim, o material resulta desejavelmente de uma operação de processamento mineral. Preferencialmente, o material compreende escórias. Preferencialmente, o material mineral deve ser de natureza hidrofílica e mais preferencialmente seleccionado a partir de lama vermelha e escórias contendo argila hidrofílica, tais como escórias de areias petrolíferas, etc.

As escórias finas ou outros materiais que são bombeados podem ter um conteúdo em sólidos num intervalo de 10% até 80% em peso. As suspensões espessas são muitas vezes no intervalo entre 20% até 70% em peso, por exemplo 45% até 65% em peso. Os tamanhos das partículas numa amostra típica de escórias finas são substancialmente todos inferiores a 25 microns, por exemplo cerca de 95% em peso do material são partículas com menos de 20 microns e cerca de 75% são menos de 10 microns. As escórias grosseiras são substancialmente maiores que 100 microns, por exemplo cerca de 85% são maiores que 100 microns mas geralmente menores que 10.000 microns. As escórias finas e as escórias grosseiras podem estar presentes ou ser combinadas conjuntamente em qualquer proporção conveniente desde que o material permaneça bombeável.

Os sólidos em partículas dispersos podem ter uma distribuição bimodal de tamanhos de partículas. 17

Tipicamente, esta distribuição bimodal pode compreender uma fracção fina e uma fracção grosseira, na qual o pico da fracção fina é substancialmente inferior a 25 microns e o pico da fracção grosseira é substancialmente superior a 75 microns. Nós verificámos que são obtidos melhores resultados em termos de desidratação e endurecimento quando o material está relativamente concentrado e homogéneo. A invenção, no entanto, também proporciona reabilitação melhorada. Pode também ser desejável combinar a adição do polímero com outros aditivos. Por exemplo, as propriedades de fluidez do material ao longo de uma conduta podem ser facilitadas através da inclusão de um dispersante. Tipicamente, quando um dispersante é incluido, ele pode ser incluído em quantidades convencionais. No entanto, nós verificámos que, surpreendentemente, a presença de dispersantes ou outros aditivos não prejudica a desidratação, o endurecimento do material ou, mesmo, a reabilitação da área na qual é depositado. Pode também ser desejável tratar previamente o material com um coagulante inorgânico ou orgânico para pré-coagular o material fino para ajudar a sua retenção no material em partículas desidratado.

Na presente invenção, o polímero é adicionado directamente à suspensão de material mineral em partículas acima referida que está a ser transferida. 0 polímero pode consistir totalmente ou parcialmente num polímero solúvel em água. Deste modo, o polímero pode compreender uma mistura de polímero reticulado e polímero solúvel em água, desde que polímero suficiente seja solúvel em água ou se comporte como se fosse solúvel em água para conduzir à desidratação durante a sedimentação. 0 polímero pode estar 18 numa forma de partículas substancialmente secas mas é adicionado preferencialmente como uma solução aquosa. 0 polímero pode ser uma mistura física de polímero expansível e de polímero solúvel ou alternativamente é um polímero ligeiramente reticulado, por exemplo, como descrito na EP202780. Embora as partículas poliméricas possam compreender algum polímero reticulado, é essencial, para a presente invenção, que uma quantidade significativa do polímero solúvel em água esteja presente. Quando as partículas poliméricas compreendem algum polímero expansível, é desejável que pelo menos 80% do polímero seja solúvel em água. O polímero deve compreender polímero que seja totalmente ou pelo menos substancialmente solúvel em água. O polímero solúvel em água pode ser ramificado através da presença de agente de ramificação, por exemplo como descrito na WO-A-9829604, por exemplo na reivindicação 12, ou alternativamente o polímero solúvel em água é substancialmente linear.

Preferencialmente, o polímero solúvel em água é de peso molecular moderado a elevado. Desejavelmente, deve ter uma viscosidade intrínseca de pelo menos 3 dL/g (medida em NaCl 1M a 25°C) e geralmente pelo menos 5 ou 6 dL/g, embora o polímero possa ter um peso molecular significativamente alto e apresentar uma viscosidade intrínseca de 25 dL/g ou 30 dL/g ou mesmo maior. Preferencialmente, o polímero deve ter uma viscosidade intrínseca no intervalo de 8dL/g até 25 dL/g, mais preferencialmente 11 dL/g ou 12 dL/g até 18 dL/g ou 20 dL/g. 19 A viscosidade intrínseca dos polímeros pode ser determinada através da preparação de uma solução aquosa do polímero (0,5-1 % p/p) com base no conteúdo activo do polímero. 2 g destes 0,5-1 % de solução de polímero são diluídos até 100 mL num balão volumétrico com 50 mL de solução de cloreto de sódio a 2M que é tamponada até pH 7,0 (usando 1,56 g de dihidrogeno fosfato de sódio e 32,26 g de hidrogeno fosfato dissódico por litro de água desionizada) e o total é diluído até à marca de 100 mL com água desionizada. A viscosidade intrínseca dos polímeros é medida usando um viscosímetro de nível suspenso Número 1 a 25°C numa solução salina tamponada 1M. O polímero solúvel em água pode ser um polímero natural, por exemplo polissacáridos tais como amido, goma de guar ou dextrano, ou um polímero semi-natural tal como carboximetil celulose ou hidroxietil celulose. Preferencialmente, o polímero é sintético e é preferencialmente formado a partir de um monómero ou mistura de monómeros etilenicamente insaturados solúveis em água. O polímero solúvel em água pode ser catiónico, não iónico, anfotérico, ou aniónico. Os polímeros são preferencialmente sintéticos e podem ser formados a partir de quaisquer monómeros solúveis em água adequados. Tipicamente, os monómeros solúveis em água têm uma solubilidade em água de pelo menos 5g/100cc a 25°C. São preferidos os polímeros não iónicos ou aniónicos e formados a partir de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados. Quando o polímero é não iónico. Ele deve ser formado a partir de um ou mais monómeros não iónicos seleccionados, por exemplo, a partir do grupo que consiste em (met) acrilamida, hidroxi alquil ésteres de ácido (met)acrílico e N-vinil pirrolidona. Tipicamente, os polímeros aniónicos são formados a partir 20 de um ou mais e monómeros iónicos opcionalmente em combinação com um ou mais e monómeros iónicos.

Polímeros aniónicos particularmente preferidos são formados a partir de monómeros seleccionados a partir de monómeros etilenicamente insaturados de ácido carboxílico e ácido sulfónico, preferencialmente seleccionados a partir de ácido (met)acrílico, ácido alilsulfónico e ácido 2-acrilamido-2-metil propano sulfónico, e seus sais, opcionalmente em combinação com co-monómeros não iónicos, preferencialmente seleccionados a partir de (met) acrilamida, hidroxialquil ésteres de ácido (met)acrílico e N-vinil pirrolidona. Polímeros aniónicos especialmente preferidos incluem o homopolímero de acrilamida ou um copolímero de acrilamida com acrilato de sódio.

Pode ser desejável usar polímeros catiónicos de acordo com a presente invenção. Polímeros catiónicos adequados podem ser formados a partir de monómeros etilenicamente insaturados seleccionados a partir de dimetil amino etil (met)acrilato-cloreto de metilo, quat(DMAEA.MeCl), cloreto de dialil dimetil amónio (DADMAC), cloreto de trimetil amino propil (met) acrilamida (ATPAC) opcionalmente em combinação com co-monómeros não iónicos, preferencialmente seleccionados a partir de (met) acrilamida, hidroxi alquil ésteres de ácido (met) acrílico e N-vinil pirrolidona.

Em algumas circunstâncias, verificou-se ser vantajoso adicionar separadamente combinações de tipos de polímeros. Assim, uma solução aquosa de um polímero aniónico, catiónico ou não iónico pode ser primeiro adicionada aos materiais acima mencionados, seguido de uma segunda dose de polímeros solúveis em água semelhantes ou diferentes de qualquer tipo. 21

Na invenção, o polímero solúvel em água pode ser formado por qualquer processo de polimerização adequado. Os polímeros podem ser preparados por exemplo como géis de polímeros através de polimerização de solução, polimerização de suspensão de água em óleo ou por polimerização de emulsão de água em óleo. Quando se preparam géis de polímeros por polimerização de solução os iniciadores são geralmente introduzidos na solução de monómeros.

Opcionalmente, um sistema iniciador térmico pode ser incluído. Tipicamente, um iniciador térmico deve incluir qualquer composto iniciador adequado que liberte radicais a uma temperatura elevada, por exemplo compostos azo, tais como azo-bis-isobutironitrilo. A temperatura durante a polimerização deve subir até pelo menos 70°C mas preferencialmente abaixo de 95°C. Alternativamente, a polimerização pode ser efectuada por irradiação (luz ultravioleta, energia de microondas, calor, etc.) opcionalmente usando também iniciadores de radiação adequados. Assim que a polimerização esteja completa e o gel de polímero for deixado arrefecer suficientemente, o gel pode ser processado de uma forma padrão fragmentando primeiro o gel em porções mais pequenas, secagem do polímero substancialmente desidratado seguido de moagem até um pó. Alternativamente, os géis de polímero podem ser fornecidos na forma de géis de polímero, por exemplo como barras de géis de polímero.

Tais géis de polímero podem ser preparados por técnicas de polimerização adequadas como descrito acima, por exemplo por irradiação. Os géis podem ser cortados até um tamanho apropriado conforme necessário e depois, na aplicação, 22 misturados com o material como partículas de polímero solúvel em água parcialmente hidratado.

Os polímeros podem ser produzidos como grânulos através de polimerização de suspensão ou como uma dispersão ou emulsão de água em óleo através de polimerização de emulsão de água em óleo, por exemplo de acordo com um processo definido pelas EP-A-150933, EP-A-102760 ou EP- A-126528.

Alternativamente, o polímero solúvel em água pode ser fornecido como uma dispersão num meio aquoso. Isto pode ser, por exemplo, uma dispersão de partículas de polímero de pelo menos 20 microns num meio aquoso contendo um agente de equilíbrio como dado na EP-A-170394. Isto pode também incluir, por exemplo, dispersões aquosas de partículas de polímero preparadas através da polimerização de monómeros aquosos na presença de um meio aquoso contendo polímeros de baixa VI dissolvidos tais como cloreto de polidialil dimetilamónio e opcionalmente outros materiais dissolvidos, por exemplo, electrólitos e/ou compostos multi-hidroxi e.g. polialquileno glicóis, como dado na WO-A-9831749 ou WO-A-9831748. A solução aquosa de polímero solúvel em água é tipicamente obtida dissolvendo o polímero em água ou diluindo uma solução mais concentrada do polímero. Geralmente, polímero em partículas sólidas, por exemplo na forma de pó ou grânulos, é dispersado em água e deixado dissolver-se com agitação. Isto pode ser conseguido usando equipamento de preparação convencional. Desejavelmente, a solução de polímero pode ser preparada usando o Auto Jet Wet (marca registada) fornecido por Ciba Specialty Chemicals. Alternativamente, o polímero pode ser fornecido na forma de 23 uma emulsão ou dispersão de fase reversa que pode ser depois invertida na água.

Quando o polímero é adicionado como uma solução aquosa, ele pode ser adicionado numa concentração adequada. Pode ser desejável empregar uma solução relativamente concentrada, por exemplo até 10 % ou mais com base no peso de polimero de modo a minimizar a quantidade de água introduzida no material. No entanto, normalmente é desejável adicionar a solução de polimero numa concentração baixa para minimizar os problemas resultantes da alta viscosidade da solução de polimero e para facilitar a distribuição do polimero em todo o material. A solução de polimero pode ser adicionada numa concentração relativamente diluída, por exemplo tão baixa como 0,01 % em peso de polímero. Tipicamente, a solução de polímero vai normalmente ser usada numa concentração entre 0,05 e 5% em peso de polímero. Preferencialmente, a concentração do polímero vai variar entre 0,1% até 2 ou 3%. Mais preferencialmente, a concentração vai variar desde 0,25% ou 0,5% até cerca de 1 ou 1,5%.

Na presente invenção, a suspensão de material mineral em partículas pode tipicamente ser um material de resíduos proveniente de uma operação de processamento mineral.

Quando as suspensões aquosas de materiais em partículas finos e grosseiros são combinadas para fins de co-eliminação, a quantidade eficaz da solução de polímero solúvel em água será normalmente adicionada durante ou após a mistura dos diversos fluxos de resíduos numa suspensão espessa homogénea. 24

Tipicamente, a suspensão de material mineral em partículas pode ser transferida ao longo de uma conduta e através de uma saída para a área de deposição. A suspensão de material mineral em partículas será depois deixada desidratar na área de deposição. Preferencialmente, a suspensão de material em partículas que foi transferida para a área de deposição deverá também endurecer depois de assentar. Em muitos casos, a área de deposição já conterá material mineral endurecido. Adequadamente, a suspensão de material mineral em partículas, depois de chegar à área de deposição, deve fluir na superfície do material mineral previamente endurecido e o material deverá ser deixado assentar e endurecer para formar uma pilha.

Preferencialmente, o material vai ser bombeado como um fluído para uma saída na área de deposição e o material deixado fluir sobre a superfície do material endurecido. 0 material é deixado assentar e endurecer e, portanto, formar uma pilha de material endurecido. Este processo pode ser repetido várias vezes para formar uma pilha que compreende várias camadas de material endurecido. A formação de pilhas de material endurecido tem a vantagem de que é necessária uma área menor para eliminação.

Numa operação de processamento mineral em que uma suspensão contendo sólidos é floculada num espessante de modo a separar a suspensão numa camada sobrenadante e num material de corrente de fundo, o material pode ser tipicamente tratado em qualquer altura adequada após floculação no espessante mas antes de o material ser deixado assentar. Tipicamente, a suspensão é transferida ao longo de uma conduta para a área de deposição. Isto é normalmente conseguido através de bombeamento da suspensão de material mineral em partículas. Uma quantidade adequada e eficaz 25 como desidratante do polímero solúvel em água pode ser misturada com o material antes ou durante a fase de bombeamento. Geralmente, isto deve ser suficiente para fornecer um material sólido adequado para reabilitação da área, em particular onde a suspensão de material em partículas é simultaneamente endurecida. Deste modo o polímero pode ser distribuído por todo o material.

Alternativamente, o polímero pode ser introduzido e misturado com o material subsequentemente a uma fase de bombeamento. A altura mais eficaz de adição vai depender do substrato e da distância desde o espessante até à área de deposição. Se a conduta for relativamente curta pode ser vantajoso dosear a solução de polímero perto de onde o material flui a partir do espessante. Por outro lado, quando a área de deposição está significativamente longe do espessante pode ser desejável introduzir a solução de polímero mais perto da saída. Em várias circunstâncias, pode ser conveniente introduzir a solução de polímero num material à medida que ele sai pela saída. Frequentemente, pode ser desejável adicionar o polímero à suspensão antes de sair pela saída, preferencialmente a menos de 10 metros da saída.

As características reológicas do material à medida que ele flui através da conduta para a área de deposição são importantes, uma vez que qualquer redução significativa nas características de fluidez pode comprometer seriamente a eficiência do processo. É importante que não haja uma sedimentação significativa dos sólidos dado que isto pode resultar num bloqueio, o que pode significar que as instalações tenham que ser fechadas para permitir que o bloqueio seja limpo. Por outro lado, é importante que não haja redução significativa nas características de fluidez, 26 uma vez que isso pode comprometer drasticamente a capacidade de bombeamento do material. Um tal efeito pernicioso pode resultar num aumento significativo dos custos de energia dado que o bombeamento se torna mais difícil e dada probabilidade de maior desgaste do equipamento de bombeamento.

As características reológicas da suspensão de material mineral em partículas à medida que é desidratado é importante, visto que, uma vez que o material é deixado assentar é importante que o fluxo seja minimizado e que idealmente a solidificação e preferencialmente o endurecimento do material se processe rapidamente. Se o material for demasiado fluído então não irá formar um empilhamento eficaz e há também o risco de que ele vá contaminar a água libertada do material. É também desejável que o material endurecido seja suficientemente forte para permanecer intacto e suportar o peso de camadas subsequentes de material endurecido que lhe vão ser aplicadas. Esta característica é particularmente desejável para reabilitação da área na qual o material foi depositado. A presente invenção tem tendência para permitir a formação de uma mistura não segregada num único passo. Após desidratação, é formada uma camada supra-aérea e isto é adequado para que ocorra crescimento de vegetação. Para além disso, a proporção de material de tamanho grosseiro em relação a material fino é previsível ao contrário das técnicas convencionais nas quais o grau de intercalamento no conjunto seria variável. Vantagens adicionais em relação aos outros métodos de reabilitação incluem uma abordagem simples para fornecer uma zona reabilitada tipicamente 27 através de um tratamento único e contínuo de uma suspensão fluida de material a ser depositado. A estrutura aberta não segregada da pilha tratada é mais permeável à precipitação posterior, o que é benéfico para o crescimento de plantas. Isto fornece uma estrutura mais próxima da do solo natural. As plantas precisam de ar, água e nutrientes para sobreviverem e florescerem. Sem movimento livre de água e dos nutrientes, são produzidas condições anaeróbicas e o crescimento das plantas não pode ser mantido. É provável que a estrutura gerada pelo tratamento seja benéfica para o crescimento vegetativo, gerado ou através da revegetação natural ou por hidrossementeira. É também possível incorporar sementes e nutrientes na camada final do material tratado de modo a obter um processo simples, numa única fase para encorajar a germinação à superfície.

Frequentemente, o material mineral em partículas e.g. escórias pode conter contaminantes solúveis, por exemplo altos níveis de sais, que podem ser prejudiciais para o crescimento de plantas e portanto impedir a reabilitação. Altos níveis de sais tais como NaCl podem estar presentes devido à actividade de processamento mineral em circuito fechado na qual sais todos lavados do minério, por exemplo no caso das escórias do carvão. Adicionalmente, o material mineral pode também conter metais pesados solúveis que foram lixiviados do minério na operação de processamento mineral. Na presente invenção, o tratamento de endurecimento com polímero que gera uma estrutura mais permeável tende a deixar que a água da chuva lixivie mais eficientemente os sais ou outros compostos solúveis por percolação. Portanto, devido à estrutura porosa aberta, a acção da água da chuva no sólido endurecido tende a reduzir 28 os sais presentes perto da superfície permitindo assim o crescimento de plantas e permitindo deste modo reabilitação melhorada.

Preferencialmente, o processo da invenção deve conseguir geometria de eliminação empilhada e deve co-imobilizar as fracções finas e grosseiras dos sólidos no material e permitir também que qualquer água libertada tenha uma maior força motriz para a separar do material através de drenagem de gravidade hidráulica. A geometria do empilhado parece dar uma maior pressão de compactação para baixo nos sólidos subjacentes o que parece ser responsável por aumentar a taxa de desidratação. Verificamos que esta geometria resulta numa quantidade maior de resíduos por área de superfície, o que é ambientalmente e economicamente benéfico. Não é possível alcançar os objectivos da invenção através da adaptação do passo de floculação no espessante. Por exemplo, a floculação de uma suspensão no espessante para originar uma corrente de fundo suficientemente concentrada de modo a que seja empilhável, seria de pouco valor uma vez que não seria possível bombear uma corrente de fundo tão concentrada. Para além disso, adicionar polímero ao espessante não iria atingir o desejado efeito de supressão melhorada do material mineral desidratado. Em vez disso, verificámos que é essencial tratar o material que foi formado como uma corrente de fundo no espessante. Parece que tratar separadamente os sólidos espessados na corrente de fundo permite que o material endureça efectivamente sem comprometer a fluidez durante a transferência.

Uma característica preferida da presente invenção é o endurecimento durante a libertação da solução aquosa que 29 ocorre preferencialmente durante o passo de desidratação.

Assim, numa forma preferida da invenção, o material é desidratado durante o endurecimento para libertar a solução contendo significativamente menos sólidos. A solução pode então voltar para o processo reduzindo assim o volume de água importada necessária e, deste modo, é importante que a solução seja limpida e substancialmente livre de contaminantes, especialmente partículas finas migrantes. De modo adequado, a solução pode, por exemplo, ser reciclada para o espessante a partir do qual o material foi separado como uma corrente de fundo. Alternativamente, a solução pode ser reciclada para as espirais ou outros processos nas mesmas instalações.

Os exemplos seguintes ilustram a invenção.

Exemplo 1: Características do Polímero A e B modificadores de reologia

Características dos polímeros em pó usados nos exemplos 2 e 3. 0 Polímero A era um copolímero de 50:50 Acrilato de sódio / acrilamida de peso molecular de aprox. 15.000.000 O Polímero B era um copolímero de 50:50 Acrilato de sódio / acrilamida de peso molecular de aprox. 10.000.000

Exemplo 2: Reabilitação Preparação da amostra

Semente de relva (Azevém anão) foi escolhida como flora local típica

Substrato 1 - Uma suspensão espessa de Argila da China & de Areia foi seleccionada para esta experiência para 30 representar escórias de argila em partículas heterogéneas típicas. 833,0 g de solução espessa de argila da China SPS 20% 383,6 g areia Silver (peneirada abaixo de ΙΟΟΟμιη)

Total de 1205,6g SG =1,205

Substrato 2 - Escórias de argila 36,6% p/v da New Milton Sand e Gravei Mine, UK.

Para cada substrato, a dosagem de modificador de reologia foi optimizada para dar uma melhoria significativa no ângulo de empilhamento e na libertação de água, usando o seguinte método. A solução de modificador de reologia foi preparada como uma solução stock de 0,5% p/p e foi adicionalmente diluída até uma solução de 0,25% p/p antes da aplicação. O modificador de reologia foi adicionado a cada suspensão espessa na proporção da dose escolhida de 300 g/t para o Substrato 1 e 956 g/t para o Substrato 2 e distribuída e misturada através de um número definido de descarga de copo para copo. O ângulo de empilhamento resultante foi estabelecido através do método seguinte.

Um colar rígido, de diâmetro e altura iguais (63 mm), é colocado numa bandeja de rolo de pintura, forrada com uma folha de lixa grossa. O colar é preenchido com a suspensão espessa de lama até à borda e nivelado. 31 0 colar é levantado verticalmente da bandeja, a uma velocidade que permite que a suspensão espessa de lama caia para fora. 0 diâmetro do bolo de suspensão espessa de lama resultante e a altura, tanto na borda como no centro, são então registados. 0 ângulo de queda resultante é calculado como se segue. ângulo de queda, % = c - e x 100 r em que c é a altura de queda no centro, e é a altura de queda na borda e r é o raio de queda. Isto é mostrado na figura 3.

Resultado

Tabela 1

Substrato Polímero Taxa (g por Tonelada Ângulo de queda (%) Argila da China e areia Polímero A 300 134,5 Escórias New Milton Polímero B 956 120

Avaliação

Dois métodos de teste eficientes foram estabelecidos para mostrar os benefícios do uso do tratamento da invenção em relação à reabilitação de sítios de mineração. Foi decidido fazer um modelo de um ambiente real recriando uma área de eliminação de escórias em pequena escala, e observar também o efeito dos tratamentos num ambiente estático de posicionamento único.

Procedimento 1) Metodologia na área de eliminação Modelada

Com vista a criar tamanhos de pilha comparáveis para o tratamento e o controlo foi necessário estabelecer numa 32 área de empilhamento igual. Isto foi conseguido através da colocação de 2 anéis de 30cm de diâmetro sobre placa de cimento. Um tubo de 120cm de comprimento, 4cm de diâmetro foi então montado por cima do anel (14 cm acima da base de cimento) pendendo sobre a borda do anel em 5 cm. A suspensão espessa foi forçada através do tubo usando uma vara com um pistão ligado na extremidade, para simular a suspensão espessa a ser bombeada através de uma conduta e ser depositada numa área de eliminação. Após vários dias de adição a suspensão espessa tratada formou uma pilha de amontoado; a suspensão espessa não tratada não. A adição final de suspensão espessa tinha sementes de relva nela incorporada a uma taxa padrão de modo a que a tratar a superfície que é coberta pela aplicação final. A Figura 1 mostra um esquema da área de eliminação modelada. 0 tubo de 120cm de comprimento, 4cm de diâmetro foi tapado numa extremidade e 2l do Substrato 1 (2 kg para o Substrato 2) foram nele deitados através de um funil de gargalo largo. Um êmbolo de borracha bem justo foi depois inserido na extremidade aberta do tubo, que é depois colocado na posição acima do anel com 30cm de diâmetro. Uma vara de metal com 150cm de comprimento é ligada ao pistão, e assim que a tampa é removida do tubo a vara é usada para forçar a suspensão espessa a sair pela extremidade aberta, para o anel onde é deixada até atingir o seu nível. Como o anel assenta numa placa de cimento, o anel não é selado ao cimento pelo que a água livre pode lentamente ser drenada para fora. Os anéis foram também sujeitos a iluminação controlada e foram sujeitos a 10 horas de luz por dia. 33

Este método foi realizado para as amostras tratadas, e não tratadas, durante 5 dias, com cada nova adição de uma camada de suspensão espessa sobre as dos dias anteriores. A 5a adição continha também 66g (33g/L) de semente de azevém. A partir deste ponto, os anéis foram irrigados com 500 g de água dia sim, dia não, espalhada uniformemente em toda a superfície. Em vez disso, com excepção do dia 9 para o Substrato 1, quando a germinação foi verificada, e do dia 8 para o Substrato 2 (independentemente da germinação), 500 mLs de um fertilizante padrão NPK foram usados em ambos os tratamentos.

Após 30 dias de crescimento para o Substrato 1 e 28 dias de crescimento para o Substrato 2, a biomassa foi colhida e pesada. 2) Metodologia do teste estático de localização única 2L de cada suspensão espessa incorporando 66g de semente de Azevém foram tratados com modificador de reologia de acordo com o método anterior, e deitados num crivo de 20cm de diâmetro e lOOpm de malha. Este foi depois colocado numa base de cimento, e foi sujeito a iluminação durante 10 horas por dia. Isto foi feito para ambas as suspensas espessas, tratadas e não tratadas. As amostras foram irrigadas dia sim, dia não com lOOmLs de água espalhada uniformemente em toda a superfície.

Após 30 dias de crescimento a biomassa foi colhida e pesada.

Dois substratos comerciais foram obtidos a partir dos sítios de mineração. Os tratamentos de modificador de 34 reologia foram optimizados em cada caso para dar uma melhoria significativa no ângulo de empilhamento e libertação de água. Uma suspensão espessa de escórias de carvão da Kellingley Coai Mine, UK (19,1 % de sólidos, SG = 1,11, Polimero A @ 700g/t 15 descargas de copo) e uma suspensão espessa de areia & cascalho (34,8% de Sólidos, SG = 1,21 Polímero B 0 956g/t 15 descargas de copo). A suspensão espessa de argila da China & areia representativa descrita acima foi também testada.

Pormenores de tratamento

Tabela 2

Substrato Polimero Taxa de dosagem (g por Tonelada) Ângulo de queda (%) Argila da China & areia Polimero A 300 134, 5 Areia & cascalho Polimero B 956 120 Escórias de Kellingly Coai Polimero A 700 83,3

Resultados

Biomassa colhida

Tabela 3

Suspensão espessa de Escórias Metodologia de área de eliminação modelada Teste estático Não tratado Tratado Não tratado Tratado Argila da China & areia 45,5 g 117,0 g 0, Og 29g Areia & cascalho 5,91 12,2 0, 4g 1,6g Escória de Kellingly Coai - 0, 4g 0, 8g

Exemplo 3: Retenção de Agua

Foi desenvolvido um teste para avaliar a água da chuva num tratamento reologicamente modificado da invenção para uma suspensão espessa de argila, areia e água representando um substrato típico de escórias de minas. Isto relaciona-se com a resistência ao capeamento e consequentemente à 35 retenção de humidade após precipitação no apoio ao repovoamento de plantas numa área de eliminação.

Procedimento

Uma solução de Polímero A foi preparada como uma solução stock de 0,5% p/p e foi adicionalmente diluída até uma solução de 0,25% p/p antes da aplicação.

Uma proporção de sólidos secos de 3:7 p/p da argila da China para areia foi preparada misturando areia seca numa suspensão espessa de argila da China, 20% p/v, e utilizada para cada teste. A areia foi previamente seca a 110°C e crivada para tamanho de partículas de -500+90 um antes de usar. O modificador de reologia foi adicionado, a uma taxa de dosagem de 300 g/ton de sólidos secos, à suspensão espessa e distribuído e misturado através de um determinado número descargas de copo para copo. Um controlo foi tratado do mesmo modo, só que na ausência de modificador de reologia.

Estes, em duplicado, foram deitados em cadinhos de vidro sinterizado de porosidade 1, pré-pesados, e deixados a drenar livremente para copos previamente pesados. A Figura 2 mostra o teste de percolação inicial.

Teste de percolação inicial

Os testes de controlo e de tratamento foram realizados em duplicado. O peso do filtrado da solução foi medido à 1 hora. O filtrado da solução foi seco em estufa a 110°C para determinar o conteúdo em sólidos suspensos. Os cadinhos 36 foram secos em estufa para determinar o peso seco. Os Resultados são apresentados na Tabela 4.

Perfil de secagem da suspensão espessa

Os testes de controlo e de tratamento foram realizados em duplicado.

Os cadinhos foram colocados sob luzes temporizadas durante vários dias. As luzes temporizadas estiveram ligadas durante 10 horas em cada periodo de 24 horas. A Temperatura ambiente foi controlada entre os 19 e 22°C.

Os cadinhos e os copos foram pesados intermitentemente para obter um perfil de secagem da suspensão seca, mostrado na Fig 4.

Re-hidratação da suspensão espessa drenada e percolação da solução O teste de percolação inicial foi repetido e a secagem da suspensão espessa estabelecida. No entanto às 21 horas a suspensão espessa foi re-hidratada com 50 gramas de água. Às 45 horas toda a água de superfície restante foi removida da suspensão espessa e o peso registado. Às 69 horas a suspensão espessa foi re-hidratada uma segunda vez com 50 gramas de água. Às 93 horas toda a água de superfície restante foi removida da suspensão espessa e o peso registado. 37

Os cadinhos e os copos foram pesados intermitentemente para obter um perfil de percolação. 0 teste foi efectuado em duplicado e os resultados médios são referidos abaixo.

Resultados

Teste de percolação inicial

Tabela 4 Teste de percolação inicial

Controlo 1 Controlo 2 Tratamento 1 Tratamento 2 Massa inicial (g) 63,6 63,6 63, 6 63, 6 Filtrado (g) 19,05 19, 88 10,13 9, 65 Sólidos no filtrado(g) 1, 80 1, 83 0,01 0, 01 % de Sólidos no filtrado 9, 44 9, 21 0,13 0, 11 Peso seco final (%) 37, 00 37,10 40,51 40,96

Re-hidratação das suspensões espessas drenadas.

Tabela 5 Re-hidratação - Filtrado acumulado

Tempo (horas) Média do Filtrado acumulado no Controlo (g) Média do Filtrado acumulado no Tratamento (g) Média da água de superfície removida no Controlo (g) 0,0 0,0 0, 0 2,0 14, 3 7,5 6,0 17, 8 7,5 21, 0 17, 8 7,5 Ia Re-hidrat 21,2 0,0 0, 0 21, 3 0,0 49,2 26, 3 11, 5 49,2 29, 9 18, 5 49,2 45, 1 38, 1 49,2 45, 2 38, 1 49,2 6,0 50, 6 38, 3 49,2 53, 6 38, 1 49,2 69, 1 38, 3 49,2 2a Re-hidrat 69,3 0,0 0,0 69, 4 0,0 46,1 70, 3 0,6 46,1 77, 9 6,1 46,1 93, 4 15, 0 46,1 28, 5 93, 6 15, 0 46,1 99, 4 15, 0 46,1 165,2 15, 0 46,1 38

Os Resultados foram representados graficamente e são apresentados na Fig 5.

Para o teste de percolação inicial, os resultados na Tabela 1 indicam que a suspensão espessa não tratada perdeu 9,3% de sólidos no seu filtrado de solução em relação a 0,1 % na suspensão espessa tratada indicando que a segregação das partículas finas do material grosseiro ocorreu na suspensão espessa não tratada. A partir de observações visuais, as suspensões espessas tratadas mantiveram a sua homogeneidade; no entanto as suspensões espessas não tratadas separaram-se em partículas de areia mais pesadas no fundo do cadinho e formaram uma camada capeada de argila por cima. O perfil de secagem de suspensão espessa na Figura 4 mostra a taxa mais lenta de perda de humidade para cada uma das repetições tratadas e maior retenção de humidade final. A partir dos testes de re-hidratação das suspensões espessas, devido ao capeamento da superfície, as suspensões espessas não tratadas foram significativamente mais lentas a permitir a percolação da água através das suspensões espessas secas, em relação às suspensões espessas tratadas (Tabela 5, Figura 5) . O excesso de água permaneceu sobre a superfície capeada das suspensões espessas não tratadas durante vários dias. Este tempo de contacto permitiu que alguma água penetrasse através da suspensão espessa seca, no entanto na prática a água devia ter escorrido para fora da superfície e não penetrar. Contrariamente, nenhum excesso de água estava presente nas superfícies das suspensões espessas tratadas. 39 A estrutura homogénea das suspensões espessas tratadas permitiu que a água percolasse numa questão de minutos. As suspensões espessas não tratadas levaram vários dias para atingirem uma percolação semelhante, período durante o qual, na prática, uma quantidade de água seria também perdida por evaporação de superfície. As suspensões espessas tratadas tornam assim a água mais disponível para plantas semeadas ou flora local e encorajam o crescimento e a reabilitação.

Lisboa, 20 de Janeiro de 2011

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Método de reabilitação de uma área de deposição para a tornar adequada para o crescimento de plantas compreendendo um material mineral em partículas, material mineral em partículas esse que foi desidratado a partir de uma suspensão do referido material, compreendendo os passos de transferir a suspensão de material mineral em partículas como um fluído para a área de deposição, e em que a suspensão é deixada assentar e desidratar na área de deposição para formar um material mineral em partículas desidratado, em que a reabilitação da área de eliminação é conseguida adicionando uma quantidade desidratante de um polímero à suspensão do material mineral em partículas enquanto esta está a ser transferida como um fluído para a área de deposição, em que o polímero é ou um polímero sintético solúvel em água formado a partir de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados tendo uma viscosidade intrínseca de pelo menos 4 dL/g ou um polímero solúvel em água que é um polímero natural ou um polímero semi-natural, em que o material é bombeado como um fluído para uma saída na área de deposição e o material é deixado fluir sobre a superfície de material endurecido e o material é deixado assentar e endurecer para formar uma pilha de material endurecido, na qual sementes e nutrientes são incorporados na camada final de material tratado.

2. Método de acordo com a reivindicação 1 em que o polímero é um polímero não iónico ou aniónico de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados. 2

3. Método de acordo com a reivindicação 2 em que o polímero é um homopolímero de acrilamida ou um copolímero de acrilamida com acrilato de sódio.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a suspensão de material mineral em partículas é um material de resíduos de uma operação de processamento mineral.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a suspensão de material mineral em partículas é transferida ao longo de uma conduta e através de uma saída para a área de deposição.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a suspensão de material mineral em partículas que foi transferida para a área de deposição endurece após assentar.

7. Método de acordo com a reivindicação 6 em que a suspensão de material mineral em partículas após atingir a área de deposição flui sobre a superfície de material mineral anteriormente endurecido, em que o material é deixado assentar e endurecer para formar uma pilha.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a suspensão de material mineral em partículas é transferida bombeando-a através de uma conduta e o polímero é adicionado subsequentemente à fase de bombeamento.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 7 em que a suspensão de material mineral em partículas é transferida bombeando-a através de uma conduta e o 3 polímero é adicionado durante ou antes da fase de bombeamento.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 8 em que a suspensão de material mineral em partículas é transferida através de uma conduta tendo uma saída em que o polímero é adicionado à suspensão à medida que esta sai pela saida.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 9 em que a suspensão de material mineral em partículas é transferida através de uma conduta que tem uma saída em que o polímero é adicionado à suspensão antes de esta sair pela saída, preferencialmente dentro de 10 metros da saída.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o polímero é adicionado na forma de uma solução aquosa.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 11 em que o polímero é adicionado na forma de partículas.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o material mineral é derivado de operações de processamento mineral e é seleccionado a partir do grupo que consiste em lama vermelha de um processo de alumina da Bayer, escórias da extracção de metais base, escórias da extracção de metais preciosos, escórias da extracção de ferro, escórias da extracção de níquel, escórias de carvão, areias minerais e petrolíferas e finos de carvão. 4

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o material mineral é de natureza hidrofilica, preferencialmente seleccionado a partir de lama vermelha e escórias contendo argila hidrofilica.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a reabilitação é adicionalmente conseguida introduzindo, na área de deposição, plantas, plântulas ou sementes adequadas para germinação.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a reabilitação é adicionalmente conseguida introduzindo no material mineral em partículas antes do endurecimento quaisquer plantas, plântulas ou sementes adequadas para germinação, preferencialmente incluindo também nutrientes de plantas no material mineral em partículas.

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o material mineral em partículas desidratado é revegetado por hidrossementeira. Lisboa, 20 de Janeiro de 2011 1/2 Figura 1 - Esquema da área de eliminação modelada

Càdífthôíte Vidre Sistsriíaííô S«$35*ít$&s E?í>es-£8 Co;>ò Figura 2

Raio, Altura da Queda no Centro, Altura da Queda no Bordo, c e r Ângulo da Queda, % ~ C - Ο X 100 r Figura 3 2/2 Figura 4 - Perfil de Secagem da Suspensão Espessa

Figura 5 so 50 Λ 40 f 30* I». · Λ „ RehidrataçãO" Média do Filtrado Controlo & Tratado ' ..................... .........z................... -----------------—---------------------------—----- 0.0 SOO 100.0 tso.o Tempo (horas! M édia Controlo *· Média Tratado |