PT2021292E - Supressão de poeira - Google Patents

Description

1

DESCRIÇÃO "SUPRESSÃO DE POEIRA" A presente invenção relaciona-se com a utilização de um polímero na transferência de uma suspensão de material mineral particulado como um fluido para uma área de deposição onde é deixado em repouso e a desidratar, com o propósito de suprimir a formação de poeira do material desidratado, à superfície que seca, em que o material mineral particulado é uma lama vermelha, em que o polímero é uma solução aquosa a uma concentração de 0,25 até 5 % em peso de polímero sintético solúvel em água formado a partir de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados possuindo uma viscosidade intrínseca de pelo menos 4 dl/g que é um homopolimero de acrilamida ou um co-polímero de acrilamida com acrilato de sódio.

Os processos de tratar minérios de modo a extrair valores minerais irão normalmente resultar em material residual. Frequentemente o material residual consiste numa pasta aquosa ou lama compreendendo material mineral particulado, por exemplo argila, xisto, areia, cascalho, óxidos metálicos etc. misturados com água. assistir

Nalguns casos o material residual tal como as escórias de mina pode ser convenientemente eliminado numa mina subterrânea para formar um aterro. Geralmente um aterro de resíduos compreende uma elevada proporção de partículas grosseiras de grande tamanho juntamente com outras partículas de menor tamanho e é bombeado para o interior da mina como uma pasta onde é deixada a desidratar deixando no seu lugar os sólidos sedimentados. É prática comum utilizar floculantes para assistir este processo através da 2 floculação do material fino para aumentar a velocidade de sedimentação. No entanto, neste caso, o material grosseiro irá sedimentar normalmente a uma velocidade superior que os finos floculados, resultando num depósito heterogéneo de sólidos grosseiros e finos.

Para outras aplicações poderá não ser possível eliminar os resíduos numa mina. Nestes casos, é prática comum eliminar este material através do bombeamento da pasta aquosa para lagoas, montes ou pilhas e deixá-lo desidratar gradualmente através das ações de sedimentação, drenagem e evaporação.

Existe uma grande pressão ambiental para se minimizar a alocação de novos espaços para os propósitos de eliminação e para uma utilização mais efetiva das áreas de resíduos existentes. Um método é acumular camadas múltiplas de resíduos numa área para assim formar pilhas mais elevadas de resíduos. No entanto, isto apresenta uma dificuldade de se assegurar que o material residual possa apenas fluir ao longo da superfície de resíduos previamente enrijecidos dentro de fronteiras aceitáveis, seja deixado enrijecer até formar uma pilha, e que o resíduo seja suficientemente consolidado para suportar camadas múltiplas de material enrijecido, sem o risco de colapsar ou escorregar. Assim os requisitos para providenciar um material residual com o tipo certo de características para empilhamento são completamente diferentes daqueles requeridos para outras formas de eliminação, tais como aterro numa área relativamente circunscrita.

Numa operação de processamento mineral típica, os sólidos residuais são separados dos sólidos que contêm valores minerais num processo aquoso. A suspensão aquosa de sólidos residuais contém frequentemente argilas e outros minerais, 3 e são usualmente referidos como escórias. Isto é verdade numa variedade de sólidos minerais incluindo escórias de areias betuminosas. Estes sólidos são frequentemente concentrados através de um processo de floculação num espessador para originar um fluxo inferior com densidade superior e para recuperar alguma da água do processo. É usual bombear o fluxo inferior para uma área de retenção superficial, frequentemente referida como um poço ou represa de escórias. Uma vez depositado nesta área de retenção superficial, a água irá continuar a ser libertada a partir da suspensão aquosa resultando numa concentração adicional dos sólidos durante um período de tempo. Uma vez que tenha sido recolhido um volume suficiente de água esta é usualmente bombeada de novo para a instalação de processamento mineral. A represa de escórias é frequentemente de tamanho limitado de modo a minimizar o impacto no ambiente. Em adição, providenciar represas de maiores dimensões pode ser dispendioso devido aos elevados custos de movimentação de terras e à construção de paredes de contenção. Estas represas tendem a possuir um fundo ligeiramente inclinado que permite que qualquer água libertada a partir dos sólidos seja recolhida numa área e que possa em seguida ser bombeada novamente para a instalação. Um problema que ocorre frequentemente é quando as partículas finas de sólidos sao transportadas juntamente com a água de escoamento, contaminando assim a água e possuindo um impacto prejudicial em utilizações subsequentes da água.

Em muitas operações de processamento mineral, por exemplo num processo de beneficiação de areias minerais, é também comum produzir uma segunda corrente de resíduos compreendendo principalmente partículas minerais grosseiras 4 (> Ο, 1 mm). É particularmente desejável eliminar as partículas residuais grosseiras e finas como uma mistura homogénea uma vez que isto melhora ambas as propriedades mecânicas dos sólidos desidratados, reduzindo grandemente o tempo e o custo eventualmente requerido para reabilitar o solo. No entanto, isto não é usualmente possível uma vez que mesmo que o material residual grosseiro seja cuidadosamente misturado numa suspensão aquosa de material residual fino antes da deposição na área de eliminação, o material grosseiro irá assentar muito mais rapidamente do que o material fino resultando na formação de faixas nos sólidos desidratados. Adicionalmente, quando a quantidade de material grosseiro para material fino é relativamente elevada, a sedimentação rápida do material grosseiro poderá produzir ângulos de curvatura excessivos que promovem o escoamento do resíduo aquoso contendo elevadas proporções de partículas finas, contaminando adicionalmente a água recuperada. Como um resultado, é frequentemente necessário tratar as correntes de resíduos grosseiros e finos separadamente, e recombinar este material através de reprocessamento mecânico, uma vez que o processo de desidratação esteja completo. Têm sido feitas tentativas para superar todos os problemas acima através do tratamento da alimentação à represa de escórias utilizando um coagulante ou um floculante para aumentar a velocidade de sedimentação e/ou melhorar a transparência da água libertada. No entanto, isto não teve sucesso uma vez que estes tratamentos foram aplicados em doses convencionais e isto originou pouco ou nenhum benefício quer na velocidade de compactação do material residual fino ou na transparência da água recuperada. 5

Grandes quantidades de material particulado tal como as escórias de operações de processamento mineral são descarregadas como pastas aquosas em lagoas, tanques ou represas. 0 material seca para uma forma mecanicamente sólida como um resultado da combinação de evaporação, sedimentação e drenagem. 0 material particulado tende a conter uma grande proporção de partículas de tamanho pequeno e à medida que a superfície seca a ação do vento pode resultar em poeira transportada pelo ar. Este pode também ser o caso em que o material depositado foi adequadamente desidratado e/ou formado em pilhas enrijecidas.

Tal poeira a partir dos depósitos residuais poder ser um perigo simultaneamente ambiental e para a saúde, particularmente para materiais altamente alcalinos tais como lamas vermelhas ou escórias que contêm metais pesados etc. Não obstante, a formação de poeira para qualquer um dos materiais minerais irá representar um perigo. Consequentemente será desejável encontrar uma solução para o problema de formação de pó associado a suspensões desidratadas de lama vermelha.

No processo de Bayer para recuperação de alumina a partir de bauxite, a bauxite é digerida num licor aquoso alcalino para formar aluminato de sódio que é separado do resíduo insolúvel. Este resíduo consiste em ambas areia, e partículas finas de principalmente óxido férrico. A suspensão aquosa do último é conhecida como lama vermelha.

Após a separação primária da solução de aluminato de sódio a partir do resíduo insolúvel, a areia (resíduo grosseiro) é separada da lama vermelha. 0 licor sobrenadante é processado adicionalmente para recuperar o aluminato. A 6 lama vermelha é em seguida lavada numa pluralidade de estágios de lavagem sequenciais, nos quais a lama vermelha é contactada por um licor de lavagem e é em seguida sujeita a floculação através da adição de um agente floculante. Após o estágio de lavagem final a pasta de lama vermelha é espessada o mais possível e em seguida eliminada. 0 espessamento no contexto desta especificação significa que o teor de sólidos da lama vermelha é aumentado. 0 estágio final de espessamento poderá compreender apenas o assentamento da pasta floculada, ou por vezes, incluir um passo de filtração. Alternativamente ou adicionalmente, a lama poderá ser sujeita a assentamento prolongado numa lagoa. Em qualquer caso, este estágio final de espessamento é limitado pelo requisito de bombeamento da suspensão aquosa sujeita a espessamento para a área de eliminação. A lama pode ser eliminada e/ou sujeita a secagem adicional para eliminação subsequente numa área de empilhamento de lama. Para ser adequada para empilhamento de lama a lama deverá possuir um teor elevado de sólidos e, quando empilhada, não deverá fluir mas deverá ser relativamente rigida de modo que o ângulo de empilhamento seja o mais elevado possível de modo que a pilha ocupe uma área tão pequena quanto possível para um determinado volume. 0 requisito de elevado teor de sólidos entra em conflito com o requisito para o material permanecer bombeável como um fluido, de modo que mesmo que seja possível produzir uma lama possuindo o desejado teor elevado de sólidos para empilhamento, isto poderá tornar a lama não bombeável. A fração de areia removida a partir do resíduo é também lavada e transferida para a área de eliminação para desidratação separada e eliminação. 7 A EP-A-388108 descreve a adição de um polímero insolúvel em água, absorvente de água a um material compreendendo um liquido aquoso com sólidos particulados dispersos, tais como lama vermelha, antes do bombeamento e em seguida bombeamento do material, deixando o material em repouso e em seguida deixando-o enrijecer e tornar-se um sólido empilhável. 0 polímero absorve o líquido aquoso da pasta que ajuda a ligação dos sólidos particulados e consequentemente a solidificação do material. No entanto este processo tem a desvantagem de requerer elevadas doses de polímero absorvente de modo a se conseguir uma solidificação adequada. De modo a se conseguir um material suficientemente enrijecido é frequentemente necessário utilizar doses tão elevadas como 10 a 20 quilogramas por tonelada de lama. Embora a utilização de polímero absorvente expansível em água para enrijecer o material possa parecer originar um aumento aparente em sólidos, o líquido aquoso é de facto mantido no interior do polímero absorvente. Isto apresenta a desvantagem de o líquido aquoso não ter sido realmente removido do material enrijecido e sob certas condições o líquido aquoso poderia ser desabsorvido subsequentemente e isto poria em risco ocorrer a re-fluidisação do material residual, com o risco inevitável de desestabilizar a pilha. Esta técnica não resulta em desidratação da suspensão e adicionalmente não dá indicação de que a supressão tenha sido conseguida. A WO-A-96/05146 descreve um processo de empilhamento de uma pasta aquosa de sólidos particulados que compreende a mistura de uma emulsão de um polímero solúvel em água disperso numa fase oleosa contínua com a pasta. É dada preferência à diluição da emulsão de polímero com um diluente, e a qual é preferencialmente num hidrocarboneto líquido ou gasoso e o qual não irá inverter a emulsão. 8

Portanto é um requisito do processo que o polímero não seja adicionado na pasta como uma solução aquosa. Não existe revelação que a desidratação e o enrijecimento possam ser conseguidos suficientemente para formar pilhas do material mineral através da adição de uma solução aquosa de polímero. Adicionalmente, não existe indicação neste documento que a supressão de poeira do material empilhado tenha sido conseguida. A WO-A-0192167 descreve um processo em que um material compreendendo uma suspensão de sólidos particulados é bombeada como um fluido e em seguida é deixada em repouso e a enrijecer. 0 enrijecimento é conseguido através da introdução na suspensão de partículas de um polímero solúvel em água que possui 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 ao deixado em repouso provoca o enrijecimento do material. Este processo possui o beneficio de que os sólidos concentrados podem ser facilmente empilhados, o que minimiza a área de terreno requerido para a eliminação. 0 processo também possui a vantagem sobre a utilização de polímeros reticulados absorventes de água uma vez que a água da suspensão é libertada em vez de ser absorvida e retida pelo polímero. A importância de se utilizarem partículas de polímero solúvel em água é enfatizada e é afirmado que a utilização de soluções aquosas do polímero dissolvido seria ineficaz. Através deste processo é conseguida uma libertação de água muito eficiente e armazenagem conveniente dos sólidos residuais, especialmente quando aplicado a um fluxo inferior de lama vermelha do processo de alumina da Bayer. Embora esta técnica providencie desidratação e enrijecimento adequados de suspensões de material mineral particulado não existe 9 nada que indique que a supressão de poeira pode ser conseguida. A W02004/060819 descreve um processo em que o material compreendendo um liquido aquoso com sólidos particulados dispersos é transferido como um fluido para uma área de deposição, em seguida é deixado em repouso e a enrijecer, e no qual o enrijecimento é melhorado enquanto se retém a fluidez do material durante a transferência, através da combinação com o material de uma quantidade efetiva enrijecedora de uma solução aquosa de um polímero solúvel em água. É também descrito um processo em que é conseguida a desidratação dos sólidos particulados. Não obstante este processo de melhoramentos significativos no enrijecimento e desidratação de suspensões de material mineral particulado, não existe nada nesta revelação que indique que seria conseguido qualquer melhoramento na supressão de poeira.

No caso de processamento de areias betuminosas, o minério é processado para se recuperar a fração de betume, e a restante, incluindo ambos o material do processo e a ganga, constitui as escórias que não são valiosas e que são para ser removidas. No processamento de areias betuminosas, o principal material do processo é a água, e a ganga é principalmente areia com algum lodo e argila. Fisicamente, as escórias consistem numa parte sólida (escórias de areia) e uma parte mais ou menos fluida (lama) . 0 local mais satisfatório para eliminar estas escórias seria no buraco escavado existente no solo. No entanto a areia e os componentes da lama iriam ocupar um volume maior que o minério a partir do qual foi processado.

No processo para recuperação de óleo pesado e betume a partir de depósitos de areia betuminosa, quando se utiliza 10 exploração mineira a céu aberto, o óleo ou betume é extraído quer através de um processo de água quente no qual as areias betuminosas são misturadas com água a 65 °C (150 °F) e substâncias alcalinas ou através de um processo de extração de baixa energia operado a temperaturas inferiores sem substâncias alcalinas. No entanto, ambos os processos geram grandes volumes de escórias que consistem da totalidade do corpo do minério de areia betuminosa mais adições líquidas de água processual menos apenas o produto betume recuperado.

Estas escórias de areia betuminosa podem ser subdivididas em três categorias; viz. : (1) malha de tamanho excessivo, (2) escórias grosseiras ou de areia (a fração que assenta rapidamente), e (3) lama de escórias ou fina (a fração que assenta lentamente). Assim a escória de areias betuminosas é formada por partículas de tamanhos diferentes.

Tipicamente estas escórias de areia betuminosa são conduzidas até uma lagoa de escórias para eliminação. As areias grosseiras assentam primeiro com as partículas finas a assentarem apenas muito lentamente. Estas partículas finas formam suspensões de partículas finas altamente estáveis em água contendo tanto quanto cerca de 30 porcento em peso de sólidos. Com o tempo estas partículas finas assentam para formar um sedimento de argila substancialmente sólido preenchendo assim a lagoa e requerendo a criação de novas lagoas. É bem conhecido concentrar estas escórias de areia betuminosa num espessador para originar uma densidade superior no fluxo inferior e para recuperar alguma da água do processo como mencionado acima. 11

Por exemplo, Xu. Y et al, Mining Engineering, November 2003, p. 33-39 descreve a adição de floculantes aniónicos às escórias de areia betuminosa no espessador antes da eliminação. 0 fluxo inferior pode ser eliminado e/ou sujeito a secagem adicional para eliminação subsequente numa área de empilhamento de escórias de areia betuminosa. Não obstante devido à componente tamanho das partículas finas as escórias de areias betuminosas secas podem também sofrer o problema de formação de poeira transportada pelo ar.

Na técnica antecedente estão descritas várias técnicas de supressão de poeira de material particulado. A US 5256169, a US 5863456 e a US 5958287 cada uma descreve a supressão de poeira através da aplicação à suspensão de uma variedade de materiais não poliméricos, incluindo óleo do processo emulsionável ou materiais do tipo tensioativo. A GB 2079772 diz respeito à supressão de poeira a partir de material tal como carvão utilizando soluções de óxido de polietileno e refere-se à utilização de uma variedade de métodos tais como aspersão, formação de pasta e enxaguamento. Os óxidos de polietileno são referidos como possuindo pesos moleculares de pelo menos até cerca de 6500. No entanto, o tratamento parece ser exclusivamente dirigido a substratos hidrofóbicos tais como partículas finas de carvão e não consegue a supressão de poeira durante a atividade de desidratação. A US 4469612 diz respeito a aglomerar partículas finas de xisto betuminoso utilizando soluções aquosas de co-polímeros de ácido acrílico ou ácido metacrílico. As partículas finas são referidas como sendo removidas através 12 de tratamento do xisto betuminoso extraído utilizando soluções do polímero acrílico. É afirmado que as partículas finas derivadas do mineral são contactadas com um liquido contendo o polímero por aspersão ou por optimização do líquido ou por imersão das partículas finas no líquido. Não existe revelação de minimização de formação de poeira de material particulado que envolve tratar uma suspensão do material particulado que é subsequentemente desidratado. A patente da União Soviética 1371965 descreve a aspersão de uma variedade de líquidos incluindo soluções de polímeros sobre a superfície de um substrato de modo a suprimir a poeira. Não existe revelação de combinação de um polímero com a suspensão de material mineral particulado que é desidratada de tal modo que a suspensão seja desidratada resultando em material com supressão de poeira melhorada. 0 artigo de JGS van Jaarsveld et al intitulado "The stabilisation of mine tailings by reactive geopolimerisation" Publications of the Australasian Institute of Mining and Metallurgy (2000), 5/2000(MINPREX 2000), 363-371 descreve geopolímeros que são todos inorgânicos e referidos como silicatos alcalinos. O significado exato de polimerização não é estabelecido embora seja mencionada a utilização de solução de acetato de silício e este é provavelmente polimerizado até um gel cristalino contínuo insolúvel de três dimensões semelhante à bem conhecida reação de silicato de sódio. Em adição as doses de geopolímero são muito elevadas a entre oito e 40 % e adicionalmente o tratamento requer tempo de cura suficiente de modo a se conseguir uma estruturação que reduz a poeira. Adicionalmente não existe revelação de se conseguir supressão de poeira de um material particulado 13 tratando uma suspensão do material particulado que esteja desidratado. A US 5181957 descreve um método para a supressão de emissões de poeira de bauxite a partir de minério de bauxite, finamente dividido. 0 método inclui o passo de contactar a bauxite ou com uma solução aquosa de um polímero de adição de vinilo solúvel em água selecionado a partir do grupo de polímeros de adição de vinilo solúveis em água não iónicos e aniónicos. Os polímeros são referidos como possuindo um peso molecular de entre um milhão e 15 milhões. A US 5215784 é dirigida a um método para suprimir a formação de poeira de partículas minerais finamente divididas que compreende aspergir tais partículas com uma quantidade efetiva de uma solução aquosa que contém um polímero de cloreto de dialildimetilamónio, possuindo uma viscosidade intrínseca de pelo menos 0,3. É referido que a viscosidade intrínseca preferida está entre 0,3 e 0,9. É também mencionada uma viscosidade intrínseca de 1,6.

Um artigo de MJ Pearse intitulado "An overview of the use of Chemical reagents in mineral Processing" Minerais Engineering, Pergamon Press, vol.18, no. 2, February 2005 (2005-02), pages 139-149 providencia uma revisão muito geral de reagentes químicos utilizados em processamento mineral incluindo floculantes, reagentes de flotação, dispersantes e inibidores de depósitos. Na tabela 4 são dadas miscelâneas de utilizações de reagentes em processamento mineral e hidrometalurgia incluindo referência a supressores de poeira. Não é feita menção aos materiais que poderiam ser utilizados como supressores de poeira ou como poderiam ser aplicados. 14

Assim, existe uma necessidade de encontrar um modo para se conseguir uma supressão de poeira melhorada para materiais minerais particulados desidratados a partir de uma suspensão que é lama vermelha. Adicionalmente existe uma necessidade de providenciar uma supressão de poeira melhorada para materiais minerais particulados que supere as desvantagens da técnica antecedente.

Num aspeto da invenção nós providenciamos uma nova utilização de um polímero com o propósito de utilização de suprimir a formação de poeira. Assim nesta forma providenciamos a utilização de um polímero na transferência de uma suspensão de material mineral particulado como um fluido para uma área de deposição a qual é deixada em repouso e a desidratar, com o propósito de suprimir a formação de poeira do material desidratado, à medida que a superfície seca, em que o material mineral particulado é lama vermelha, em que o polímero é uma solução aquosa a uma concentração de 0,25 até 5 % em peso de polímero sintético solúvel em água formado a partir de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados possuindo uma viscosidade intrínseca de pelo menos 4 dl/g que é um homopolímero de acrilamida ou um co-polímero de acrilamida com acrilato de sódio.

Através da aplicação do polímero à suspensão do material mineral particulado que é lama vermelha tal como foi transferida como um fluido descobrimos que o material sólido desidratado possui emissões de poeira significativamente reduzidas. 15

Geralmente os sólidos suspensos poderão ser concentrados num espessador e este material irá por exemplo deixar o espessador como um fluxo inferior que irá ser bombeado através de uma conduta até à área de deposição. A conduta pode ser qualquer meio conveniente para transferir o material para a área de deposição e poderá por exemplo ser um tubo ou uma vala. 0 material permanece fluido e bombeável durante o estágio de transferência até o material ser deixado em repouso.

No que se segue "o termo material mineral particulado" é utilizado para significar lama vermelha.

Desejavelmente o processo da invenção é parte da operação de processamento de mineral na qual uma suspensão aquosa de sólidos residuais é opcionalmente sujeita a floculação num recipiente para formar uma camada sobrenadante compreendendo um licor aquoso e uma camada de fluxo inferior compreendendo sólidos espessados que formam o material. A camada sobrenadante será separada do fluxo inferior no recipiente e tipicamente reciclada ou sujeita a processamento adicional. A suspensão aquosa de sólidos residuais ou opcionalmente, o fluxo inferior sujeito a espessamento é transferido, usualmente através de bombeamento, para uma área de deposição, que poderá por exemplo ser uma represa ou lagoa de escórias. 0 material poderá consistir apenas de partículas principalmente finas, ou de uma mistura de partículas finas e grosseiras. Opcionalmente, as partículas grosseiras adicionais poderão ser combinadas com a suspensão aquosa em qualquer ponto conveniente anterior à descarga na área de deposição. Uma vez que o material tenha atingido a área de deposição é deixado em repouso e a desidratar e em adição ocorre preferencialmente o enrijecimento. 0 polímero poderá ser 16 adicionado ao material numa quantidade efetiva a qualquer ponto conveniente, tipicamente durante a transferência. Nalguns casos a suspensão aquosa poderá ser transferida primeiro para um recipiente de retenção antes de ser transferida para a área de deposição. Após a deposição da suspensão de material mineral particulado esta irá desidratar para formar um sólido desidratado com caracteristicas de formação de poeira reduzidas. Preferencialmente a suspensão de material mineral particulado desidratada irá formar uma massa sólida compacta e seca através das ações combinadas de sedimentação, drenagem e secagem evaporativa. A superfície do material mineral particulado depositado irá atingir um estado substancialmente seco mas com formação de poeira significativamente reduzida em comparação com o mesmo material que não foi tratado com o polímero de acordo com a presente invenção.

As doses adequadas de polímero variam desde 10 gramas até 10 000 gramas por tonelada de materiais sólidos. Geralmente a dose adequada pode variar de acordo com o material particular e o teor de materiais sólidos. As doses preferidas estão na gama de 30 a 3 000 gramas por tonelada, mais preferencialmente 30 a 1 000 gramas por tonelada, enquanto que as doses ainda mais preferidas estão na gama de desde 60 até 200 ou 400 gramas por tonelada. O polímero poderá ser adicionado à suspensão de lama vermelha, e.g. à pasta de escórias, na forma de particulado sólido alternativamente como uma solução aquosa que foi preparada através da dissolução do polímero em água ou num meio aquoso.

As partículas de material mineral são lama vermelha. 17

As escórias finas ou outro material que é bombeado poderá possuir um teor de sólidos na gama de 10 % até 80 % em peso. As pastas estão frequentemente na gama de 20 % até 70% em peso, por exemplo desde 45 % até 65 % em peso. Os tamanhos de partículas numa amostra típica das escórias finas são substancialmente todos inferiores a 25 micrómetros, por exemplo cerca de 95 % em peso de material são partículas inferiores a 20 micrómetros e cerca de 75 % são inferiores a 10 micrómetros. As escórias grosseiras são substancialmente maiores que 100 micrómetros, por exemplo cerca de 85 % é superior a 100 micrómetros mas geralmente inferior a 10 000 micrómetros. As escórias finas e as escórias grosseiras poderão estar presentes ou combinadas juntamente em qualquer razão conveniente desde que o material permaneça bombeável.

Os sólidos particulados dispersos poderão possuir uma distribuição bimodal de tamanhos de partículas. Tipicamente esta distribuição bimodal poderá compreender uma fração fina e um a fração grosseira, na qual o pico da fração fina é substancialmente inferior a 25 micrómetros e o pico da fração grosseira é substancialmente superior a 75 micrómetros. Nós descobrimos que os melhores resultados são obtidos em termos de desidratação e enrijecimento quando o material está relativamente concentrado e homogéneo. A invenção não obstante também providencia uma supressão de poeira melhorada. Poderá também ser desejável combinar a adição do polímero com outros aditivos. Por exemplo as propriedades de escoamento do material ao longo de uma conduta poderão ser facilitadas através da inclusão de um dispersante. Tipicamente quando um dispersante está incluído poderá ser incluído em quantidades convencionais. No entanto, nós 18 descobrimos que surpreendentemente a presença de dispersantes ou outros aditivos não prejudica a desidratação, 0 enrijecimento ou mesmo a supressão de poeira do material. Poderá também ser desejável pré-tratar o material com quer um coagulante inorgânico ou orgânico para pré-coagular o material fino para ajudar a sua retenção no material particulado desidratado.

Na presente invenção o polímero é adicionado diretamente à suspensão mencionada anteriormente de material mineral particulado que está sendo transferido. 0 polímero poderá consistir total ou parcialmente de polímero solúvel em água. Assim o polímero poderá compreender uma mistura de polímero reticulado e polímero solúvel em água, na condição de que uma parte suficiente do polímero seja solúvel em água ou se comporte como sendo solúvel em água para originar a desidratação por repouso. 0 polímero poderá estar na forma de particulado substancialmente seco mas preferencialmente é adicionado como uma solução aquosa. 0 polímero deverá compreender um polímero que seja totalmente ou pelo menos substancialmente solúvel em água. 0 polímero solúvel em água poderá ser ramificado pela presença de um agente de ramificação, por exemplo como descrito na WO-A9829604, 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. Irá possuir uma viscosidade intrínseca de pelo menos 4 dl/g (medido em NaCl 1 M a 25°C) e geralmente de pelo menos 5 ou 6 dl/g, embora o polímero possa ser de peso molecular significativamente elevado e exibir uma viscosidade intrínseca de 25 dl/g ou 30 dl/g ou 19 mesmo superior. Preferencialmente o polímero irá possuir uma viscosidade intrínseca na gama de desde 8 dl/g até 25 dl/g, mais preferencialmente 11 dl/g ou 12 dl/g até 18 dl/g ou 20 dl/g. A viscosidade intrínseca de polímeros poderá ser determinada através da preparação de uma solução aquosa do polímero (0,5 - 1 % p/p) com base no teor ativo do polímero. 2 g desta solução polimérica 0,5 - 1 % são diluídos até 100 mL num balão volumétrico com 50 mL de solução de cloreto de sódio 2 M que é tamponado para pH 7,0 (utilizando 1,56 g de dihidrogenofosfato de sódio e 32,26 g de hidrogenof osf ato de dissódio 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 utilizando um viscosímetro de nível suspenso Número 1 a 25 °C em solução salina tamponada 1 M. 0 polímero é um homopolímero de acrilamida ou um co-polímero de acrilamida com acrilato de sódio.

Na invenção, o polímero solúvel em água poderá ser formado através de qualquer processo de polimerização adequado. Os polímeros poderão ser preparados por exemplo como polímeros de gel através de polimerização em solução, polimerização de suspensão água-em-óleo ou através de polimerização de emulsão água-em-óleo. Quando se preparam polímeros de gel através de polimerização em solução os iniciadores são geralmente introduzidos na solução do monómero.

Opcionalmente poderá ser incluído um sistema iniciador térmico. Tipicamente um iniciador térmico irá incluir qualquer composto iniciador adequado que liberta radicais a uma temperatura elevada, por exemplo compostos azo, tais 20 como azo-bisisobutironitrilo. A temperatura durante a polimerização deverá aumentar até pelo menos 70 °C mas preferencialmente inferior a 95 °C. Alternativamente a polimerização poderá ser efetuada por irradiação (luz ultravioleta, energia de micro-ondas, calor etc.) opcionalmente utilizando também iniciadores de radiação adequados. Uma vez que a polimerização esteja completa e o gel polimérico tenha sido deixado arrefecer suficientemente o gel pode ser processado de um modo comum através de primeiro, trituração do gel em pedaços mais pequenos, secagem até ao polímero substancialmente desidratado seguida por moagem até um pó. Alternativamente os géis poliméricos poderão ser fornecidos na forma de géis poliméricos, por exemplo como troços polímero de gel.

Tais géis poliméricos poderão ser preparados através de técnicas de polimerização adequadas como descrito acima, por exemplo através de irradiação. Os géis poderão ser picados até um tamanho adequado como requerido e em seguida na aplicação misturados com o material como partículas de polímero solúvel em água parcialmente hidratadas.

Os polímeros poderão ser produzidos como leitos por polimerização de suspensão ou como uma polimerização de emulsão água-em-óleo ou dispersão por água-em-óleo emulsão, por exemplo de acordo com um processo definido por EP-A150933, EP-A-102760 ou EP-A126528.

Alternativamente o polímero solúvel em água poderá ser providenciado como uma dispersão num meio aquoso. Este poderá por exemplo ser uma dispersão de partículas poliméricas de pelo menos 20 micrómetros num meio aquoso contendo um agente equilibrante como dado na EP-A-170394. Este poderá por exemplo incluir também dispersões aquosas 21 de partículas de polímero preparadas através da polimerização de monómeros aquosos na presença de um meio aquoso contendo polímeros de baixo IV dissolvidos tais como cloreto de polidialildimetilamónio e opcionalmente outros materiais dissolvidos por exemplo eletrólito e/ou compostos multi-hidroxi e.g. polialcileno glicóis, como dado na WO-A-9831749 ou WO-A-9831748. A solução aquosa de polímero solúvel em água é tipicamente obtida através da dissolução do polímero em água ou por diluição de uma solução mais concentrada do polímero. Geralmente o polímero particulado sólido, por exemplo na forma de pó ou leitos, é disperso em água e deixado dissolver com agitação. Isto poderá ser conseguido utilizando equipamento de composição convencional. Desejavelmente, a solução de polímero pode ser preparada utilizando o Auto Jet Wet (marca registada) fornecido pela Ciba Specialty Chemicals. Alternativamente, o polímero poderá ser fornecido na forma de uma emulsão ou dispersão de fase reversa que pode em seguida ser invertida em água. A solução de polímero irá ser utilizada a uma concentração entre 0,25 e 5 % em peso de polímero. Mais preferencialmente a concentração irá variar desde 0,25 % ou 0,5 % até cerca de 1 ou 1,5 %.

Quando as suspensões aquosas de materiais particulados finos e grosseiros estão a ser combinadas para os propósitos de co-eliminação, a quantidade efetiva de desidratação e de supressão de poeira da solução de polímero solúvel em água irá normalmente ser adicionada durante ou após a mistura das diferentes correntes de resíduos numa pasta homogénea. 22

Tipicamente a suspensão de material mineral particulado poderá ser transferida ao longo de uma conduta e através de uma saida para a área de deposição. A suspensão de material mineral particulado irá em seguida ser deixada a desidratar na área de deposição. Preferencialmente a suspensão de material particulado que foi transferida para a área de deposição irá também enrijecer por repouso. Em muitos casos a área de deposição irá já conter material mineral enrijecido. Adequadamente a suspensão de material mineral particulado ao atingir a área de deposição irá fluir na superfície do material mineral previamente enrijecido e o material irá ser deixado em repouso e a enrijecer até formar uma pilha.

Preferencialmente o material irá ser bombeado como um fluido até uma saída na área de deposição e o material deixado fluir sobre a superfície de material enrijecido. 0 material é deixado em repouso e a enrijecer e consequentemente formando uma pilha de material enrijecido. Este processo poderá ser repetido várias vezes até formar uma pilha que compreende várias camadas de material enrijecido. A formação de pilhas de material enrijecido possui a vantagem de ser requerida uma área menor para eliminação.

Numa operação de processamento mineral onde a suspensão contendo sólidos é floculada num espessador de modo a separar a suspensão numa camada sobrenadante num fluxo inferior de material, o material pode tipicamente ser tratado em qualquer ponto adequado após floculação no espessador mas antes do material ser deixado em repouso. Tipicamente a suspensão é transferida ao longo de uma conduta até à área de deposição. Isto é normalmente conseguido por bombeamento da suspensão de material mineral 23 particulado. Uma quantidade adequada e efetiva de desidratação e de supressão de poeira do polímero solúvel em água pode ser misturada com o material antes de ou durante o estágio de bombeamento. Desta forma o polímero pode ser distribuído ao longo de todo o material. Alternativamente, o polímero pode ser introduzido e misturado com o material subsequentemente a um estágio de bombeamento. 0 ponto mais efetivo de adição irá depender do substrato e da distância desde o espessador até à área de deposição. Se a conduta for relativamente pequena poderá ser vantajoso dosear a solução de polímero perto de onde o material flui a partir do espessador. Por outro lado, quando a área de deposição é significativamente remota a partir do espessador poderá ser desejável introduzir a solução de polímero mais perto da saída. Em alguns casos poderá ser conveniente introduzir a solução de polímero no material à medida que ele deixa a saída. Frequentemente poderá ser desejável adicionar o polímero à suspensão antes de ele deixar a saída, preferencialmente nos 10 metros antes da saída.

As caracteristicas reológicas do material à medida que flui através da conduta para a área de deposição são importantes, uma vez que qualquer redução significativa nas caracteristicas do fluxo poderia prejudicar seriamente a eficiência do processo. É importante que não exista sedimentação significativa dos sólidos uma vez que isto poderia resultar num bloqueio, que poderia significar que a instalação tinha que ser fechada para permitir que o bloqueio se dissipasse. Em adição é importante que não exista redução significativa nas caracteristicas do fluxo, uma vez que isto poderia diminuir drasticamente a possibilidade de bombeamento do material. Um tal efeito deletério poderia resultar num aumento significativo dos 24 custos energéticos à medida que a bombeamento se torna mais difícil e provavelmente de desgaste aumentado no equipamento de bombeamento.

As características reológicas da suspensão de material mineral particulado à medida que desidrata são importantes, uma vez que o material é deixado em repouso e é importante que o fluxo seja minimizado e que idealmente a solidificação e preferencialmente o enrijecimento do material ocorra rapidamente. Se o material for demasiado fluido então não formará uma pilha efetiva e existe também um risco de que irá contaminar a água libertada a partir do material. É também desejável que o material enrijecido seja suficientemente forte para permanecer intacto e resistente ao peso de camadas subsequentes de material enrijecido que serão aplicadas nele.

Preferencialmente o processo da invenção irá conseguir uma geometria de empilhamento de eliminação e irá co-imobilizar as frações finas e grosseiras dos sólidos no material e também permitir que qualquer água libertada possua uma força motriz superior para se separar do material em virtude da drenagem por gravidade hidráulica. A geometria de empilhamento parece originar uma superior pressão de compactação descendente nos sólidos subjacentes que parece ser responsável pelo aumento da taxa de desidratação. Nós descobrimos que esta geometria resulta num volume superior de resíduo por área de superfície, que é benéfico quer ambientalmente e economicamente. Não é possível atingir os objetivos da invenção através da adaptação do passo de floculação no espessador. Por exemplo a floculação da suspensão no espessador para providenciar um fluxo inferior suficientemente concentrado tal que iria 25 formar uma pilha teria pouco valor uma vez que não seria possível bombear um tal fluxo inferior concentrado. Adicionalmente a adição do polímero no espessador não provocaria o efeito desejado de melhorar a supressão do material mineral desidratado. Em vez disso nós descobrimos que é essencial tratar o material que foi formado como um fluxo inferior no espessador. Parece que o tratamento separado dos sólidos sujeitos a espessamento no fluxo inferior permite que o material enrijeça efetivamente sem comprometer a fluidez durante a transferência.

Uma característica preferida da presente invenção é o enrijecimento durante a libertação de licor aquoso que ocorre preferencialmente durante o passo de desidratação. Assim numa forma preferida da invenção o material é desidratado durante o enrijecimento para libertar licor contendo significativamente menos sólidos. 0 licor pode em seguida retornar ao processo reduzindo assim o volume de água importada requerida e consequentemente é importante que o licor seja transparente e substancialmente isento de contaminantes, especialmente particulado fino a migrar. Adequadamente o licor poderá por exemplo ser reciclado para o espessador a partir do qual o material foi separado como um fluxo inferior. Alternativamente, o licor pode ser reciclado para as espirais ou outros processos existentes na mesma instalação. 0 exemplo seguinte ilustra a invenção.

Exemplo 1

Num teste de campo confidencial na Austrália Ocidental a lama vermelha (escórias minerais de refinaria de alumina) como um fluxo inferior de espessador é transferida para uma área de eliminação. A alimentação de lama vermelha continha 26 sólidos minerais residuais suspensos em água a uma concentração de 30 % p/p.

Antes de ser enviada para a área de eliminação, a suspensão de lama vermelha foi processada através de vários estágios de lavagem e espessamento para remover os produtos químicos do processo e a Alumina solúvel. Durante cada um destes estágios de espessamento, a suspensão foi tratada com os floculantes de lavagem i) um polímero de acrilamida com acrilato de sódio numa razão em peso de 25/75 possuindo uma viscosidade intrínseca de 20 dl/g e ii) um polímero de acrilamida com acrilato de sódio numa razão em peso de 11/89 possuindo uma viscosidade intrínseca de 24 dl/g a dosagens entre 10 e 150 g por tonelada. A lama vermelha é tratada com um polímero de acrilamida com acrilato de sódio numa razão em peso de 29/71 possuindo uma viscosidade intrínseca de 26 dl/g. O polímero é adicionado ao ponto de descarga numa conduta na área de eliminação. O polímero é doseado como uma solução aquosa a 0,5 % em água do lago. A água do lago é o licor escoado a partir da drenagem de lama vermelha nas baias. A lama vermelha é doseada entre 130 e 170 g por tonelada com base no peso seco de polímero em teor de sólidos de lama vermelha. Os resultados são mostrados na figura 1.

Isto foi repetido sem a adição de polímero à lama vermelha desde o espessador até à área de eliminação. Os resultados são apresentados na figura 3.

Pode ser observado a partir dos resultados que a lama vermelha tratada mostrada nas figuras 1 e 2 possui uma camada dura que não seria propensa à formação de poeira enquanto que a lama vermelha não tratada mostrada na figura 27 3 nao possui a mesma camada dura e a formaçao de poeira seria significativamente aumentada.

Lisboa, 27 de Fevereiro de 2012

Claims (1)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Utilização de um polimero na transferência de uma suspensão de material mineral particulado como um fluido para a área de deposição que é deixada em repouso e a desidratar, com o propósito de suprimir a formação de poeira do material desidratado à medida que a sua superfície seca, em que o material mineral particulado é lama vermelha, em que o polímero é uma solução aquosa a uma concentração de 0,25 até 5 % em peso de polímero solúvel em água sintético formado a partir de um ou mais monómeros etilenicamente insaturados possuindo uma viscosidade intrínseca de pelo menos 4 dl/g que é um homopolímero de acrilamida ou um co-polímero de acrilamida com acrilato de sódio. Lisboa, 27 de Fevereiro de 2012