Desenvolvimento de processos de beneficiamento mineral com redução no consumo de água e produção de rejeitos pastosos para eliminação de barragens

Pesquisadora responsável: Silvia França
Patrocínio: CNPq (Universal)
Prazo: julho/2017 a junho/2020
Valor financiado: R$ 47.510,00
Parcerias: PUC-Rio; Escola de Química e Programa de Engenharia Química/COPPE (UFRJ).

A demanda por recursos minerais e bens de consumo mantém-se alta e, certamente, crescente, para atender ao aumento da população mundial e dos seus padrões de qualidade de vida. A esses fatos soma-se a queda na qualidade das jazidas, com minérios de menor aproveitamento, que juntos promovem a geração de quantidades cada vez maiores de rejeitos, assim como a necessidade de expansão das estruturas de armazenamento/disposição dos mesmos. Ao mesmo tempo, cresce a frequência dos acidentes ocorridos com as barragens, o que desperta a atenção da comunidade técnico-científica e Governo para a questão da segurança dessas obras e sua operação.

Estudiosos e especialistas em construção e monitoramento de barragens apontam para as necessidade de modificação no processo de produção dos rejeitos, destacando que:

i) a redução do teor de umidade dos rejeitos para disposição com baixo grau de saturação é o processo mais promissor para redução de riscos e isso se dará pela utilização de operações de desaguamento (espessamento e filtragem), para produção de polpas com alta densidade antes de disposição nas barragens de rejeito;
ii) a disposição de rejeitos em forma de pastas é uma vertente relativamente nova, que vem sendo defendida por muitos estudiosos e técnicos, devido à maior segurança operacional; porém, a produção de pastas minerais por espessamento requer, ainda, estudos mais aprofundados de reologia e modelos matemáticas que consigam prever o seu comportamento ante ao bombeamento e empilhamento nas barragens ou áreas de disposição;
iii) as operações de desaguamento são importantes, ainda, na recuperação de água de processo e redução do consumo de água nova nas operações de beneficiamento, conferindo maior sustentabilidade à atividade de mineração; além do mais;
iv) 47% dos acidentes ocorridos com barragens tiveram como causa principal a liquefação, que é a perda de resistência por deformação, acarretada, principalmente, pela presença de água na massa de rejeito.

A produção de rejeitos pastosos e não saturados leva à possibilidade de empilhamento dos mesmos, adotando-se a forma seca de disposição, minimizando a necessidade de barragens de rejeitos convencionais. A vantagem desse tipo de disposição vai além da segurança, atingindo, especialmente, a maximização na recuperação da água contida nos rejeitos.

Estão em desenvolvimento no Laboratório de Separação Sólido-Líquido da Coordenação de Processos Minerais (COPM) do CETEM dois projetos tecnológicos com foco nas operação de espessamento mineral de alta concentração (pastas) e recuperação de água industrial em plantas de processamento de finos. Em ambos os casos há a utilização de polímeros floculantes visando a melhor eficiência das operação de espessamento e filtragem na produção de pastas minerais e de recirculação de água de processo, com características adequadas para retornar ao processo industrial ou descarte.

A presente proposta submetida ao Edital CNPq 01/2016 visa dar continuidade a esses projetos, de maneira mais ampla, com participação de três grupos parceiros (Programa de Engenharia Química e Escola de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro e Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro) e inclusão no escopo técnico-científico o estudo reológico das polpas minerais, desenvolvimento de modelos matemáticos para a produção de pastas, bem como a construção dois protótipos de espessadores de alta capacidade/pastas, para finalização do estudo em escala piloto. Como resultado pretende-se ter mais conhecimento sobre a produção de pastas minerais (físico-química de superfície, reologia, desaguamento), descrição matemática dos fenômenos envolvidos, maior colaboração interinstitucional e maior competência técnica para atendimento às demandas do setor, em prol de uma mineração mais sustentável.