A técnica de centrífugas no processo SX proporciona 60% de redução na perda de solventes

O processo de extração por solventes (processo SX) é uma operação de mineração em que metais como cobre, platina, ouro, cobalto, níquel, zinco, urânio, etc., são recuperados usando agentes químicos. Após o processo SX, o processo de eletroextração é a eletrodeposição de metais que foram colocados em solução por meio de um processo normalmente chamado de lixiviação. O refinamento elétrico usa um processo semelhante para remover impurezas de um metal. 

A maioria das plantas SX comerciais sofre com a formação de Crud — uma emulsão estabilizada em sólido que normalmente se acumula na interface aquosa/orgânica nos sedimentadores dos estágios de extração por solventes. É causada por uma variedade de substâncias que entram no circuito SX, desde poeira soprada pelo vento, sólidos arrastados pela lixiviação, impurezas em soluções de plantas e até mesmo insetos atraídos pelas luzes na planta de extração por solventes. 

Enquanto uma camada fina de Crud na interface aquosa/orgânica pode ajudar na coalescência de gotículas finas, o excesso de Crud pode interferir com a separação de fases e reduzir seriamente a eficiência dos decantadores.  Se for permitido se acumular nos decantadores, o Crud pode começar a passar para o próximo estágio de mistura. Essa "passagem do Crud" pode rapidamente resultar num aumento significativo do arrastamento.  Isso causa a contaminação de eletrólitos com a solução de lixiviação e a fase orgânica.  

A transferência de orgânico para a eletroextração pode causar "queimadura do cátodo." O arrastamento do eletrólito na seção de extração por solventes pode resultar na perda de cobre para o rafinado (neste caso, ao refinar cobre). O arrastamento de orgânicos no rafinado resultará em maior perda orgânica.  Embora a remoção de Crud de plantas de extração por solventes geralmente não represente um grande problema, o Crud tipicamente tem um teor orgânico de mais de 50%. As perdas orgânicas com o Crud podem custar centenas de milhares de dólares por ano à planta. 

Solucionando o Crud no Processo SX com Tecnologia

As centrífugas ajudam a evitar perdas da solução orgânica enquanto mantêm a eficiência do carregamento SL e do processo de decapagem SX. O processo ajuda a manter o controle do valor de pH e estender a vida útil do cátodo na eletroextração para evitar o tempo de inatividade da planta devido à limpeza do decantador. 

Um impulsor variável permite um ajuste preciso imediato. Isso otimiza a pureza da solução orgânica recuperada mesmo com condições de processo flutuantes e fornece recuperação máxima de solventes, o que reduz as perdas de solventes em até 60%. 

Esse processo ajuda as refinarias que produzem 20 t/a de cobre ou mais.  As centrífugas também são usadas para esse fim em minas de cobre pequenas, médias e grandes em todo o mundo e são usadas especificamente em minas que usam o processo de extração por solventes (SX). Plantas de produção, escritórios de projeto e empreiteiros EPC que estão ativos na mineração também podem se beneficiar do uso de centrífugas para esse processo crítico. 

Estudo de caso 1 — Bwana Mkubwa, Zâmbia

Para Bwana Mkubwa, produtora de cobre emNdola, no cinturão de cobre da Zâmbia, a incapacidade de processar o Crud de forma eficiente resultou em várias plantas SX tendo problemas com o acúmulo de Crud nos decantadores SX. Isso causou problemas graves no processo SX e reduziu a disponibilidade do processo em até 10%.  

A Zâmbia e a República Democrática do Congo representam 1,2 Mt/a de SX/EW de produção de cobre, dos quais pelo menos 80% são produzidos em plantas que utilizam centrífugas de 3 fases para tratamento de Crud. Com uma economia de dólares de 12/t Cu, isso equivale a uma economia anual de US$ 12 milhões em apenas uma aplicação nesses dois países. 

O desafio

Há vinte anos, a maioria das refinarias de cobre do mundo estava lidando com perdas financeiras significativas causadas pela formação de Crud em sua planta de extração por solventes (SX). A remoção do Crud do processo, embora essencial, resultou em perdas de extrato orgânico e diluente que totalizou a centenas de milhares de dólares anualmente. As técnicas de recuperação padrão usando prensas de filtro eram trabalhosas e ineficazes. Mesmo após a filtração, o Crud ainda continha quantidades significativas de solução orgânica. 

O acúmulo de Crud nos decantadores SX frequentemente causou problemas graves no processo SX e reduziu a disponibilidade do processo em até 10%. O sólido residual teve que ser tratado como resíduo perigoso porque a solução orgânica é extremamente perigosa para o meio ambiente. 

A solução

Usando uma centrifuga de três fases, o orgânico poderia ser recuperado como uma solução de limpeza, que poderia ser alimentada diretamente de volta para a planta SX. A economia em solução orgânica sozinha foi de mais de US$ 12/t de cobre produzido. Uma planta produzindo 50.000 t/a de cobre economizaria, portanto, aproximadamente US$ 600.000 por ano. Houve economia adicional em mão de obra, telas filtrantes e manutenção.  

Finalmente, o eficiente processo de tratamento de Crud tornou possível manter os níveis de Crud sob controle nas plantas SX. Isso levou a economias adicionais, pois a estabilidade da operação da planta SX melhorou e sua eficiência aumentou. O descarte dos sólidos residuais também se tornou mais fácil, pois seu teor orgânico era muito baixo. 

O processo

O Crud precisa ser visto como uma operação em lote. O Crud é aspirado dos decantadores pelos operadores usando diafragma ou bomba peristáltica. A composição pode mudar significativamente de dia para dia. O Crud é coletado em um tanque de alimentação e agitado com um agitador de baixo cisalhamento. A concentração de sólidos no Crud normalmente varia de 2 a 10%.  

O Crud é alimentado para a centrifuga de três fases e os operadores fazem ajustes no impulsor variável para garantir que a solução orgânica saia limpa. Deve-se observar que a maioria do Crud em todo o mundo não se separa em três fases sob centrifugação, mas sim em quatro fases.  

Uma quarta fase estável se acumula na interface aquosa orgânica. Ao ajustar corretamente o rotor variável da centrifuga de três fases, o operador pode garantir que essa porção de sólidos ultrafinos seja descarregada como parte da fase aquosa. É por isso que a fase aquosa não é clara, mas sim marrom lamacenta. Essa fase aquosa deve ser enviada para os rejeitos. Ele não pode ser devolvido às plantas SX porque simplesmente forneceria sementes para crescer mais Crud. 

Resumo

Vinte anos depois, a maioria das plantas SX de cobre em todo o mundo está usando uma centrifuga de três fases para o tratamento de Crud SX. Atualmente, mais de 80 máquinas estão em operação em todo o mundo. Quando se considera que atualmente há apenas cerca de 59 plantas SX em operação com uma produção de cátodo de cobre superior a 20 kt/, o sucesso da centrífuga de três fases nesta aplicação é claro. 

A centrifuga de três fases normalmente se torna uma opção viável para refinarias de cobre SX/EW produzindo 20 t/a de cobre ou mais. Com as economias geradas na recuperação orgânica, uma centrifuga de três fases se paga em cerca de quatro meses. A confiabilidade da máquina também é uma grande vantagem, pois a maioria dessas máquinas está instalada em regiões remotas. Centrífuga de três fases instalada na Zâmbia há 16 anos ainda funciona sem problemas. 

Embora o Crud de cobre SX continue sendo a principal aplicação para a centrifuga de três fases no campo hidrometalúrgico, ele também foi utilizado com sucesso em processos de urânio, molibdênio, lítio e zinco SX. A centrifuga de três fases tornou-se o padrão para equipamentos de tratamento de Crud em todo o mundo. 

Estudo de caso 2 — Vários projetos de produção de cobre na china

As empresas chinesas que apoiam as plantas de Crud CU na África e Myanmar ainda usam filtros de câmara para o Crud de cobre como padrão. A prensa do filtro de câmara está muito bem estabelecida. No entanto, através de testes em várias plantas, os engenheiros de processo aprenderam que podem economizar mais de 60% de solventes após usar uma centrifuga de três fases em comparação com filtros de câmara.  

O desafio

Muitas centrífugas de três fases estavam sendo utilizadas com sucesso na América do Sul, EUA, Austrália e África para aplicações de Crud de cobre SX . Mas a empresa chinesa ainda não tinha adotado a centrifugação, ainda confiando em filtros de câmara para o processo de Crud de cobre.  

A solução

Em 2013, uma reunião técnica com a equipe do projeto de mineração de cobre da China Wanbao Mining Myanmar YangTse mostrou interesse na técnica de centrífugas. No entanto, não conseguimos convencer o cliente, pois a China Nerin Engineering tinha projetado seu processo usando tecnologia de filtro de câmara, e seu orçamento estava limitado a 30.000,00 euros.  

Em 2015, a prensa de filtro de câmara não conseguiu atender às expectativas. Em abril de 2016, foi realizado o comissionamento da centrifuga de três fases na aplicação Crud de cobre em Myanmar.  Como foi a primeira aplicação na China, houve uma curva de aprendizagem rápida que foi abordada e superada. Desafios foram encontrados em torno de poucos sólidos finos sedimentados e desgaste maior do que o esperado causado pela velocidade do tambor excessiva. 

Foi feito um ajuste ao design do disco de separação e atualizações à rosca transportadora forneceram proteção contra desgaste mais pesada usando proteção de cerâmica. O resultado foi uma economia de 60% de solventes após a mudança para a centrifuga de três fases em comparação com o filtro de câmara. Consequentemente, a mina vizinha Myanmar Wanbao Mining, que está a 10 quilômetros de YangTse, também incorporou a técnica de centrífugas.

Conclusão

Em 2018, a YangTse comprou sua segunda centrifuga para seus trabalhos atuais.  Uma terceira planta SX foi construída em 2022 usando centrífugas de três fases.

Estudo de caso 3 — Vários projetos da Fishtec Ltda., Chile

No Chile, a empresa de mineração utilizou a extração por solventes por muitas décadas no processo de refinação de cobre. A indústria de mineração chilena não estava familiarizada com a técnica de centrífugas de três fases e utilizou tecnologia de prensa de filtro ou foi forçada a descartar muitos solventes. Eles estavam perdendo produto e gerando muito resíduo nessa nova fase residual (CRUD — uma mistura de orgânico, aquoso, ar e sólidos suspensos).  

Ao remover e tratar constantemente o Crud através de centrífugas de três fases, a empresa descobriu que reduziu a entrada de novo extrato para a planta SX em 40% a 60%, com economia financeira significativa.

O desafio

Ao usar a tecnologia de prensa de filtro, a indústria de mineração chilena foi forçada a descartar muitos solventes. Eles estavam perdendo produto e gerando muito resíduo nesta nova fase residual (CRUD — uma mistura de orgânico, aquoso, ar e sólidos suspensos).  

A solução

Estabelecida no Chile na indústria da pesca desde a década de 1990, essa sempre foi a principal atividade da Fishtec Ltda. Em 1995, a Fishtec foi convidada a testar uma amostra de Crud de uma pequena empresa de mineração, a mina Pudahuel.  Curiosamente, o teste mostrou que este produto era notavelmente como uma produção de sardinha. A semelhança foi que há quatro fases em uma mistura que deve ser dividida em três. A centrifuga de três fases alcança excelentes resultados graças ao impulsor ajustável. A quarta fase foi separada através do líquido pesado e o orgânico foi recuperado totalmente limpo. A nova aplicação para a centrifuga de três fases tornou-se a melhor opção neste processo, melhorando a qualidade do produto, reduzindo o custo de descarte de resíduos e proporcionando um menor custo de operação e manutenção. 

Após esse teste, e como a extração de solventes estava ganhando aceitação global como o processo mais comum em minas de cobre, o mercado chileno abriu e uma centrifuga de três fases foi instalada em diferentes minas, Escondida Coloso (BHP Coloso, 1995) e Quebrada Blanca (Teck, 1995).   

A experiência da Fishtec foi que consistentemente não tinham a experiência nem a máquina correta para a aplicação.  Consequentemente, esses decanters de duas ou três fases foram instalados, mas nunca usados após falhar.  Por causa disso, uma percepção negativa da centrifugação na aplicação de Crud de cobre estava começando a se formar na indústria de mineração chilena 

A estratégia da Fishtec era "surpreender" os clientes com os desempenhos consistentemente satisfatórios. Desde então, a Fishtec abriu o mercado e alcança quase 95% da planta SX usando a técnica de centrífugas de três fases.  

Em 2020, foi instalada uma unidade piloto para a Codelco Salvador. A Codelco é uma empresa nacional chilena com seis minas ativas, duas das quais têm unidades centrífugas de três fases em suas operações SX.  Os resultados foram muito bons e o cliente tomou a iniciativa de comprar uma nova unidade centrífuga de três fases. A recuperação de solventes obtida pela centrifuga de três fases no local é a melhor solução para uma aplicação de estado estável com desempenho previsível.  

O processo

A Fishtec fornece uma solução completa para o cliente, adaptando a centrifuga de três fases ao local onde está instalada. Isso é verdade tanto para locais de nova planta quanto para locais de planta existentes, adicionando todas as interfaces e aspectos que o cliente requer no local — de uma bomba a um operador para a centrifuga.

Conclusão

A experiência neste campo forneceu resultados positivos para mostrar as economias e a simplicidade da operação. Com um tratamento constante do Crud, o cliente reduzirá a entrada de novo extrato para a planta SX.  A economia é simples de calcular, geralmente alcançando uma redução na faixa de 40% a 60% da entrada da nova solução. 

O retorno depende de como a máquina é operada.  Uma taxa de 24 horas por dia, 7 dias por semana, será o melhor cenário para alcançar a taxa de recuperação de 6 a 9 meses. Na outra aplicação que trata o material residual "borra", o volume é reduzido em quase 60% e recupera 15% a 40% do material como Crud viável. Isso torna o sistema um equipamento valioso para toda a planta de tratamento de Crud. 

Autor 

Robert Klug é Engenheiro de vendas de campo e especialista em mineração com a Tecnologia de separação Flottweg.