WO2023183994A1

WO2023183994A1 - Sistema e processo de concentração magnética a seco de concentrados finos de minério de ferro

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Publication number: WO2023183994A1
Application number: PCT/BR2022/050118
Authority: WO
Inventors: Benito Barbabela E SILVA; Fabiano DE CARVALHO FILHO; Anderson de Araujo SOARES; Augusto Miranda DE RESENDE; Mauro Fumio YAMAMOTO
Original assignee: Vale SA
Current assignee: Vale SA
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-04-01
Publication date: 2023-10-05
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: AU2022450748A1; CA3176287A1; BR102022006041A2; CA3240408A1; DE112022006954T5

Abstract

. A presente invenção se refere a um sistema e processo de concentração magnética a seco a partir de concentrado fino de minério de ferro. Mais precisamente, a presente invenção trata de uma rota de reprocesso/cleaner para enriquecimento de pellet feed, provendo um sistema para o aperfeiçoamento/aumento da eficiência da etapa cleaner de concentração do pellet feed proveniente de etapas prévias de concentração mineral e que compreende uma unidade de secagem, uma unidade de resfriamento e uma unidade de separação magnética, em que o pellet feed alimentado possui teor de cerca de 58% a cerca de 64% de Fe e atinge teores de alta pureza superiores a 67,5%.

Description

SISTEMA E PROCESSO DE CONCENTRAÇÃO MAGNÉTICA A SECO DE CONCENTRADOS FINOS DE MINÉRIO DE FERRO.

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção trata de um sistema e processo de concentração magnética a seco a partir de concentrados finos de minério de ferro pellet feed) para obtenção de concentrados de alta pureza. Mais especificamente, a presente invenção constitui uma rota de reprocesso/ cleaner para enriquecimento do pellet feed.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Na indústria da mineração, o termo pellet feed se refere às frações finas de minério de ferro com 90% das partículas menores que 150pm, sendo comumente destinadas ao processo de pelotização, o qual requer uma etapa de remoagem dessas partículas para frações maiores que 60% abaixo de 45 pm. Altemativamente, o pellet feed também pode ser processado junto ao sinter feed (com frações granulométricas majoritariamente compreendidas entre 0,150mm e 6,35mm) nas sinterizações, com participação normalmente limitada a 40%.

[003] A estequiometria do minério de hematita apresenta o valor máximo de 69,94% de Fe(T), em comparação ao pellet feed comercializado com teores variando entre 58 e 64% de Fe(T) e teores para contaminantes como sílica (SiCE) e alumina (AI2O3) de cerca de 11,94% e 5,94%, respectivamente. A presença desses contaminantes nos fomos de redução aumenta consideravelmente o consumo do agente redutor e de fundentes e, por consequência, operam com maior geração do gás efeito estufa (GEE) e de resíduos siderúrgicos. Os resíduos siderúrgicos são considerados como classe 1 e/ou classe 2 não inerte e requerem disposições controladas.

[004] O processo de beneficiamento de minério de ferro utilizado na indústria de mineração consiste geralmente no processo de separação por flotação em etapas denominadas rougher, scavenger e cleaner e suas diversas combinações para obtenção do concentrado com as especificações perseguidas, conjugado com uma etapa prévia ou posterior de separação eletromagnética a úmido (WHIMS) ou mesmo somente através da separação eletromagnética a úmido (WHIMS).

[005] Os atuais separadores magnéticos a seco, do tipo rolo e de tambor de ímãs permanentes de terras raras de alta intensidade, mostram uma boa eficiência para as frações superiores a 150pm e alguns separadores magnéticos de rolos se mostram satisfatórios para as frações superiores a 75pm.

[006] Releva mencionar que a separação magnética consiste em um processo em que dois ou mais materiais de diferentes susceptibilidades magnéticas são separados uns dos outros, no qual a principal força motriz é a força magnética (Fm). Além da força magnética, outras forças também atuam sobre as partículas, tais como força centrífuga (Fc) e força gravitacional (Fg). Nesse contexto, uma partícula é considerada magnética quando Fm > Fc + Fg. Para partículas inferiores a 150pm, a força magnética é majoritariamente superior à força centrífuga. Além disso, como será reconhecido por aqueles versados na técnica, as partículas finas, além de apresentarem força centrífuga mais baixa, ainda sofrem influência do campo magnético, de modo que quanto menor seu diâmetro maior será esta influência, o que leva à condução também de partículas finas não magnéticas para uma zona destinada ao recebimento de partículas magnéticas. Em vista disso, a separação magnética de finos de minerais de ferro abaixo de 150pm ainda se apresenta como um cenário desafiador, uma vez que sistemas de separação convencionais se mostram ineficientes para a obtenção de concentrados com teores de ferro economicamente viáveis.

[007] Equipamentos de separação magnética convencionais geralmente apresentam um divisor (“splitter”), gerando um produto magnético e um produto não magnético. O estado da técnica também engloba equipamentos de separação magnética que apresentam dois divisores, gerando um terceiro produto misto.

[008] O documento de patente BR102012008340-0, também de titularidade da Requerente, revela um sistema e uma unidade de separação magnética para a recuperação de finos de minério de ferro. A referida unidade de separação magnética opera sucessivas separações com geração de frações não magnéticas, mistas e magnéticas. Entretanto, esse documento do estado da técnica ensina o controle de alimentação da unidade de separação magnética por meio da variação da intensidade de vibração do motor vibratório ali instalado, o que nem sempre resulta em uma escoabilidade adequada do material. Destarte, esse documento trata de um material alimentado que é distinto do pellet feed e, outrossim, necessita de etapa adicional de classificação do material, antes da separação magnética, por meio de ciclonagens. Ademais, esse documento é silente sobre a configuração dos divisores na unidade de separação magnética como um recurso de controle e otimização da separação.

[009] O documento US5961055 é direcionado a métodos e sistemas para a separação a seco de material magnético (incluindo minério de ferro) de misturas contendo material não magnético. Nesse âmbito, esse documento revela métodos que implementam a separação magnética de multi-estágios envolvendo várias rodadas de separação magnética, com classificação opcional. Ademais, esse documento ensina que o material seco pode ser inicialmente separado por meio de campo magnético de baixa intensidade, seguido de posteriores campos magnéticos de alta intensidade para separações magnéticas adicionais. Entretanto, esse documento menciona separadores de tambor magnético e, em função disso, apresenta limitações no que diz respeito a materiais finos.

[0010] O documento científico intitulado ""COMPARAÇÃO ENTRE ROTAS DE CONCENTRAÇÃO: FLOTAÇÃO X CIRCUITOS MISTOS" propõe uma rota mista de concentração de minério de ferro, na qual as etapas rougher e scavenger são realizadas em separadores magnéticos ou eletromagnéticos e a etapa cleaner é realizada por meio de flotação. Os resultados apresentados confirmam o potencial do circuito misto para aumentar a recuperação mássica e metalúrgica quando comparado com o circuito de concentração constituído apenas pela flotação. Nesse âmbito, foi alcançado produto com teor de 66,76% de Fe. Entretanto, esse documento menciona o uso de separadores eletromagnéticos de carrossel (WHIMS) - ou seja, operando a úmido, e propõe a aplicação de separação magnética ou eletromagnética antes da etapa de flotação - indicando, então, a possibilidade de eliminação da etapa de deslamagem.

[0011] Conforme exposto supra, existem esforços no estado da técnica dedicados à implementação de sistemas que compreendem a concentração magnética de finos de minério de ferro, conjugados ou não com flotação, buscando a obtenção de produtos concentrados de ferro economicamente e ambientalmente viáveis. Nesse âmbito, a presente invenção propõe um processo para a obtenção de concentrados de minério de ferro de alta pureza e contribui para a diminuição do gás efeito estufa (GEE) e da geração de resíduos siderúrgicos. Além disso, cumpre salientar que a presente invenção proporciona um uso racional dos recursos naturais bem como aproveitamento dos rejeitos gerados para uso na indústria da construção civil e com grande economia de água, pois é conduzida absolutamente a seco. [0012] Nesse cenário, como será melhor detalhado abaixo, a presente invenção fornece um sistema integrado que permite a obtenção de concentrados de alta qualidade, possibilitando ainda um impacto ambiental significativamente positivo no âmbito da rota de concentração a seco e do reaproveitamento dos rejeitos gerados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0013] A presente invenção provê um sistema e rota de processo para produção de um pellet feed de alta qualidade. Mais precisamente, a presente invenção provê uma rota a seco de reprocessamento/c/eawer para concentração magnética de concentrados finos de minério de ferro.

[0014] Nesse âmbito, a presente invenção objetiva prover sistema e processo para o aperfeiçoamento/aumento da eficiência da etapa cleaner de concentração de pellet feed proveniente de etapas prévias de concentração mineral, como a flotação e/ou concentração magnética ou eletromagnética a úmido (WHIMS ou similares), proporcionando elevadas recuperações metalúrgica e de massa. Mais precisamente, a presente invenção parte de concentrados de pellet feed com teores de Fe(T) variando entre cerca de 58% e cerca de 64% (comumente precificados sobre o teor padrão de 62%) para a obtenção de um produto concentrado de minério óxido ferro com teor acima de 67,5% de Fe(T).

[0015] A presente invenção tem o objetivo adicional de prover uma rota a seco de reprocessamento/c/eawer que dispensa o uso de água como recurso e a necessidade de alocação de rejeitos em barragens de rejeitos. Efetivamente, a presente invenção vislumbra minimização a ausência do passivo ambiental, uma vez que os rejeitos gerados são passíveis de serem aproveitados na indústria da construção civil ou, a depender da qualidade obtida, na indústria siderúrgica.

[0016] Os objetivos mencionados e demais vantagens da presente invenção ficarão mais evidentes a partir da descrição que se segue.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0017] A Figura 1 ilustra um fluxograma operacional simplificado da rota de concentração de concentrado fino de minério de ferro da presente invenção.

[0018] A Figura 2 ilustra o secador rápido com sistema de agitação mecânica usado como uma das alternativas no processo da presente invenção.

[0019] A Figura 3 ilustra uma configuração esquemática simplificada do rolo magnético de acordo com a presente invenção.

[0020] A Figura 4 ilustra uma configuração de projeto detalhada do rolo magnético de acordo com a presente invenção.

[0021] A Figura 5 ilustra a disposição em cascata de quatro rolos magnéticos de acordo com a presente invenção.

[0022] A Figura 6 ilustra a configuração de posicionamento dos splitters para quatro rolos magnéticos de acordo com a presente invenção.

[0023] A Figura 7 ilustra a configuração das espessuras de imãs e espessuras de entreferros para quatro rolos magnéticos de acordo com a presente invenção.

[0024] A Figura 8 ilustra a configuração das linhas de campo magnético, gradiente (profundidade do campo magnético), gráfico de intensidade magnética e os pontos de maior intensidade magnética versus a área de retenção dos minerais magnéticos.

[0025] A Figura 9 ilustra o projetado e construído de um bloco de quatro separadores magnéticos de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0026] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê um sistema e processo para concentração magnética a seco de concentrados finos de minério de ferro.

[0027] Mais precisamente, a presente invenção fornece um processo e um sistema para concentração magnética a seco de pellet feed compreendendo: uma unidade de secagem, uma unidade de resfriamento e uma unidade de separação magnética. A Figura 1 ilustra um fluxograma simplificado da rota de processo para concentração de concentrado fino de minério de ferro da presente invenção.

[0028] A unidade de secagem tem o intuito de promover uma boa dispersão e evitar a formação de pelotas e compreende um secador selecionado do grupo que consiste de secador tipo rápido com sistema de agitação mecânica, Flash Dryer, rotativo, leito fluidizado ou similares.

[0029] A Figura 2 ilustra um secador rápido com sistema de agitação mecânica 2 compreendendo eixos agitadores 2.2 que impulsionam as partículas em contato com o gás quente, promovendo uma rápida troca térmica e uma secagem eficiente. O gás quente é introduzido pela entrada 2.1 e um sistema de chicanas 2.5 possibilita o gás aquecido a entrar em contato com o minério úmido, o qual é alimentado pela entrada 2.4 e liberado como minério seco pela saída com válvula duplo pêndulo 2.3. O gás úmido saturado, por sua vez, é liberado na saída 2.6.

[0030] No caso do secador Flash Dryer, por exemplo, pellet feed é colocado em suspensão dentro de uma coluna através do arraste de ar quente oriundo de um gerador de gases quentes.

[0031] De acordo com a presente invenção, o secador é dimensionado para que o tempo de residência seja suficiente para que a umidade do pellet feed seja residual, isto é, umidade iguais ou menores que 0.5% (b.u., leia-se base úmida).

[0032] A fonte térmica dos secadores, por sua vez, é oriunda da combustão de gás natural, carvão mineral, carvão vegetal, coque, óleos combustíveis, diesel, coprodutos siderúrgicos ou petroquímicos líquidos ou gasosos como alcatrão, óleo antracênico, gás de topo de alto-forno, gás de coqueria dentre outros.

[0033] Em uma concretização preferencial, a etapa de secagem é conduzida em uma temperatura na faixa de cerca de 80°C a cerca de 120 °C.

[0034] Ao fim da secagem, um exaustor de processo promove a convecção forçada do fluxo de gás. Nesse processo, assim como nas saídas dos gases dos secadores, os finos podem ser coletados em ciclones de alta eficiência. Os gases do ciclone passam por um processo de despoeiramento em que as partículas majoritariamente menores do que lOpm são retidas em um filtro de mangas de processo ou precipitador eletrostático. [0035] Em seguida, a injeção de ar frio irá promover o resfriamento do minério para a etapa seguinte de separação magnética. O resfriamento objetiva preservar a intensidade magnética dos ímãs de terras raras, concernentes à etapa posterior de separação magnética, os quais podem sofrer uma desmagnetização em temperaturas acima de 80°C. De acordo com a presente invenção, o resfriamento é conduzido em aeroclassificadores estáticos ou dinâmicos, resfriadores rotativos, resfriadores flash em coluna ou leito fluidizado, com admissão de ar atmosférico à temperatura ambiente.

[0036] Em uma concretização preferencial, na etapa de resfriamento, a temperatura do pellet feed é reduzida para menos do que 65°C.

[0037] Opcionalmente, a presente invenção compreende uma unidade de aeroclassificação conjugada à unidade de resfriamento para efetuar o corte dos extremos, por exemplo, de partículas abaixo de lOpm ou acima de 150pm.

[0038] A unidade de separação magnética é controlada por meio de divisores splitters). Em uma concretização preferencial, os rolos magnéticos da presente invenção apresentam pelo menos três splitters que separam as frações não magnéticas, as frações mistas e as frações magnéticas. A Figura 3 ilustra esquematicamente e de modo simplificado o rolo magnético com a disposição de três splitters. A fração coletada à esquerda do splitter 3 é a fração magnética, a fração coletada entre o splitter 3 e o splitter 2 é a fração mista e a fração coletada à direita do splitter 1 é a fração não magnética.

[0039] Além do “trapping”, que consiste no arraste indesejado de partículas não magnéticas junto a partículas magnéticas, há um arraste indesejado ocasionado pelo vácuo formado devido à alta velocidade do rolo magnético. Nesse âmbito, o splitter 2 não possui a finalidade de gerar produto, mas sim de fornecer uma barreira ao arraste indesejado de partículas. [0040] A Figura 4 ilustra uma configuração mais detalhada de um rolo magnético de acordo com a presente invenção e a disposição de três splitters 100, 101 e 102 do mesmo. A combinação da velocidade dos rolos com o gradiente e intensidade magnética irá definir o ponto de corte da fração magnética e da fração mista, qual seja: o posicionamento do splitter 102.

[0041] Na Figura 6 são explicitados posicionamentos preferenciais do splitter 102 acima referido para quatro rolos magnético de diâmetro igual a 150mm e de acordo com a presente invenção;

• para um primeiro rolo magnético, um posicionamento 104 entre 90mm e lOOmm;

• para um segundo rolo magnético, um posicionamento 105 entre 80mm e 90mm;

• para um terceiro rolo magnético, um posicionamento 106 entre 70mm e 80mm; e

• para um quarto rolo magnético, um posicionamento 107 entre 65mm e 75 mm.

[0042] Os posicionamentos 104, 105, 106 e 107 aqui definidos podem variar entre 5mm e 7mm para mais ou para menos.

[0043] Um maior posicionamento do splitter 102, ou seja, um maior distanciamento do mesmo ao centro do rolo, indica que o mineral de ferro processado nesse estágio apresenta maior susceptibilidade magnética, isto é, maior teor de ferro. Tal configuração é observada no primeiro rolo magnético. O oposto também é válido: um menor posicionamento do splitter 102 indica que o mineral de ferro processado nesse estágio apresenta menor susceptibilidade magnética, isto é, menor teor de ferro. Tal configuração é observada no quarto rolo magnético.

[0044] A unidade de separação magnética compreende de dois a oito estágios de concentração mineral. Outrossim, a unidade de separação magnética compreende de dois a oito rolos magnéticos. Em uma concretização preferencial da presente invenção, a separação magnética compreende cinco estágios de concentração divididos em duas etapas. [0045] Na primeira etapa, é conduzida uma separação magnética de baixa intensidade por meio de um primeiro rolo magnético de imãs permanentes de ferro-boro com intensidade variável entre 300 e 3500 Gauss, preferencialmente entre 750 e 1500 Gauss. Em uma concretização preferencial, o referido primeiro rolo magnético possui de cerca de 240mm a cerca de 500mm de diâmetro.

[0046] Na segunda etapa, é conduzida uma sequência de separações magnéticas de alta intensidade por meio de rolos magnéticos de imãs de terras raras (ferro-boro-neodimio) com intensidade variável entre 7500 e 14000 Gauss. Em uma concretização preferencial, quatro rolos magnéticos são dispostos em cascata com ângulo de inclinação entre 5^o e 55° e possuem de cerca de lOOmm a cerca de 500mm de diâmetro. Em uma concretização mais preferencial, os referidos quatro rolos magnéticos são dispostos em cascata com ângulo de inclinação de 21° e possuem de cerca de 150mm a cerca de 240mm de diâmetro.

[0047] Cada um dos quatro rolos magnéticos dispostos em cascata apresenta intensidades diferenciadas, sendo a menor intensidade para o primeiro rolo e a maior intensidade para o quarto rolo. Nesse âmbito, o primeiro rolo irá separar os minerais de maior susceptibilidade magnética e consequentemente maior teor de Fe(T) e o quarto rolo irá separar os minerais de menor susceptibilidade magnética e consequentemente um teor menor de Fe(T).

[0048] De acordo com a presente invenção, cada um dos quatro rolos magnéticos acima definidos apresenta configurações com diferentes espessuras de ímãs para espessuras de entreferros. Tais configurações variam entre 3 mm a 20 mm, preferencialmente entre 3mm e 15mm, para os imãs e entre 2mm e 3mm para os entreferros. Em uma concretização preferencial, tais configurações compreendem uma relação de 13:1 a 4:3 de espessura do ímã para a espessura do entreferro. [0049] Convém ressaltar que a intensidade magnética é maior quanto maior for a relação entre a espessura do ímã e a espessura do entreferro. Outrossim, as configurações propostas pela presente invenção, com altas espessuras de ímãs combinadas com baixas espessuras de entreferros, além de contribuir para a redução dos custos associados ao sistema (em vista do custo associado aos imãs), apresentam altíssimos gradiente e intensidade e geram uma pequena área de atração magnética (baixa profundidade de campo magnético, com 1 a 2mm da superfície do rolo magnético), proporcionando um aumento da seletividade da separação.

[0050] Destarte, os rolos magnéticos da presente invenção são preferencialmente confeccionados por meio da conjugação de imãs de mesma polaridade (Norte) com um entreferro no meio seguidos de imãs de mesma polaridade (Sul) com entreferro no meio, criando assim linhas de campo magnético que se alternam ao longo do rolo magnético.

[0051] A Figura 7 ilustra uma configuração para os quatro rolos magnéticos de alta intensidade da unidade de separação aqui proposta. O primeiro rolo magnético com uma configuração de espessura de imã 108 para espessura de entreferro 109 de 13mm para 3mm (4,3:1), gerando uma intensidade magnética de aproximadamente 12500 Gauss. O segundo rolo magnético com uma configuração de espessura de imã 110 para espessura de entreferro 111 de lOmm para 2mm (5:1), gerando uma intensidade magnética de aproximadamente 12750 Gauss. O terceiro rolo magnético com uma configuração de espessura de imã 112 para espessura de entreferro 113 de 13mm para 2,5mm (5,2:1), gerando uma intensidade magnética de aproximadamente 13000 Gauss. O quarto rolo magnético com uma configuração de espessura de imã 114 para espessura de entreferro 115 de 13mm para 2mm (6,5:1), gerando uma intensidade magnética de aproximadamente 13500 Gauss.

[0052] A Figura 8 demonstra a influência das configurações das espessuras dos imãs e entreferros na formação de picos de intensidade magnética, conforme explicitado a seguir.

[0053] Para uma configuração de 13mm de espessura do imã e Imm de espessura de entreferro, é observada maior intensidade magnética com um único pico 116 e um gradiente alto com pequena área de atração magnética 117 de 0,26mm², podendo atingir por volta de 14000 Gauss ou um pouco mais.

[0054] Para uma configuração de 13mm de espessura de imã e 2mm de espessura de entreferro, é observado um gradiente um pouco menor que o anterior, com a formação de dois picos 118 e uma área de atração magnética 119 de l,04mm², atingindo intensidade por volta de 13500 Gauss.

[0055] Para uma configuração de 13mm de espessura de imã e 2,5mm de espessura de entreferro, é observado um gradiente um pouco menor que o anterior, com a formação de dois picos 120 e uma área de atração magnética 121 de l,67mm², atingindo uma intensidade por volta de 13000 Gauss.

[0056] Para uma configuração de 13mm de espessura de imã e 3mm de espessura de entreferro, é observado um gradiente um pouco menor que o anterior, com a formação de dois picos 122 e uma área de atração magnética 123 de 2,40mm², atingindo uma intensidade por volta de 12500 Gauss.

[0057] Para uma configuração de 13mm de espessura de imã e 4mm de espessura de entreferro, é observado um gradiente um pouco menor que o anterior, com a formação de dois picos 124 e uma área de atração magnética 125 de 4,16mm², atingindo uma intensidade por volta de 11500 Gauss.

[0058] Para uma configuração de 13mm de espessura de imã e 5mm de espessura de entreferro, é observado um gradiente um pouco menor que o anterior, com a formação de dois picos 126 e uma área de atração magnética 127 de 6,60mm², atingindo uma intensidade por volta de 10500 Gauss.

[0059] Ainda em vista de alcançar uma altíssima seletividade de separação e, por conseguinte, possibilitar a obtenção de um produto com altíssimo teor de Fe(T), a presente invenção propõe uma velocidade dos rolos magnéticos de até lóOOrpm. Preferencialmente, a velocidade dos rolos magnéticos são entre 300rpm e 700rpm.

[0060] A configuração dos rolos magnéticos aqui proposta, associada com uma velocidade mais alta do que as praticadas por separadores magnéticos de rolos convencionais, consiste em um controle adicional da unidade de separação magnética e possibilita maior seletividade para obtenção de um concentrado magnético mais puro e diminui o efeito “trapping”.

[0061] A unidade de separação magnética da presente invenção possibilita a obtenção de produtos concentrados de minério de ferro de alta pureza, com teores de Fe superiores a 67,5%.

[0062] A Figura 9 ilustra um bloco de quatro separadores magnéticos de alta intensidade de imãs de terras raras, em escala industrial, conforme projetado 119 e conforme construído 120. Para possibilitar a construção em escala industrial, foram implementados componentes fundidos 122, extrudados, estampagem, usinagem em tornos de CNC e partes com baixo índice de desgaste confecção de peças injetadas e roto moldados em plástico (PP) 121.

[0063] Em vista do exposto, a presente invenção propõe uma nova rota de concentração para enriquecimento de pellet feed com qualidade igual ou inferior à adequada para a produção de pelotas de alto forno {Pellet Feed de Alto Forno - PFAF) em pellet feed com qualidade adequada para a produção de pelotas para alimentação do processo siderúrgico de redução direta {Pellet Feed de Redução Direta - PFDR). Além disso, é importante pontuar que a presente invenção permite a obtenção de produtos de alto valor agregado sem geração de rejeitos, uma vez que os resíduos e as frações descartadas podem ser destinados à indústria de construção civil (ou, dependendo da qualidade obtida, na indústria siderúrgica). Portanto, é evidente que a presente invenção constitui uma solução ambientalmente amigável para o enriquecimento de pellet feed.

[0064] A descrição que se fez até aqui do objeto da presente invenção deve ser considerada apenas como uma possível ou possíveis concretizações, e quaisquer características particulares nelas introduzidas devem ser entendidas apenas como algo que foi escrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não devem ser consideradas como limitantes da invenção, a qual está limitada ao escopo das reivindicações.

[0065] Os exemplos que serão apresentados ilustram os alcances dos produtos gerados por meio do sistema e rota de reprocesso/ cleaner para enriquecimento de concentrado de pellet feed aqui propostos.

EXEMPLOS

EXEMPLO 1

[0066] Testes iniciais foram conduzidos a partir de amostras de misturas de concentrado e rejeito de usina, com teores aproximados de 65% Fe(t) e 62% Fe(t), respectivamente. A caracterização das amostras é ilustrada nas Tabela 1 e 2.

Tabela 1: Caracterização química e granulométrica da amostra Blend 01 - PFAF.

Tabela 2: Caracterização química e granulométrica da amostra Blend 02 - PFAF.

[0067] As Tabelas 3 e 4 apresentam os resultados obtidos após a condução do processo da presente invenção.

Tabela 3: Resultado para a amostra Blend 01 - PFAF.

Tabela 4: Resultado para a amostra Blend 02 - PFAF.

[0068] Como pode ser notado, para a amostra Blend 01 PFAF foi alcançada uma recuperação de massa de aproximadamente 93% e um teor final de 68,52% de Fe(T). Ademais, para a amostra Blend 02 PFAF foi alcançada uma recuperação de massa de aproximadamente 90% e um teor final de 68,61% de Fe(T). Portanto, foram alcançados produtos adequados para serem usados como PFDR.

EXEMPLO 2

[0069] Para comprovar a eficiência do sistema e processo aqui propostos, uma nova amostra de mistura de concentrado e rejeito de usina foi testada. A caracterização da amostra é ilustrada na Tabela 5.

Tabela 5: Caracterização química e granulométrica da amostra Blend 03 - PFAF- Usina 02.

[0070] A Tabela 6 apresenta o resultado obtido após a condução do processo da presente invenção.

Tabela 6: Resultado para a amostra Blend 03 - PFAF - Usina 02. [0071 ] Como pode ser notado, foi alcançada uma recuperação de massa de aproximadamente 89,5%, com metalúrgica acima de 98% e um teor final de 68,15% de Fe(T). Portanto, foram alcançados produtos adequados para serem usados como PFDR.

[0072] Como os resultados dos testes iniciais foram satisfatórios, novos testes foram conduzidos sem mistura de rejeito com concentrado de usina (foram testados concentrados oriundos de usinas de beneficiamento de flotação).

EXEMPLO 3

[0073] Um conjunto de 5 amostras de concentrado de pellet feed oriundos de usinas de beneficiamento de flotação foram caracterizadas e misturadas entre si.

[0074] As caracterizações mineralógica, química e granulométrica das amostras são ilustradas, respectivamente, nas Tabelas 7, 8 e 9.

Tabela 7: Caracterização mineralógica das amostras de PFAF.

Tabela 8: Caracterização quimica das amostras de PFAF.

Tabela 9: Caracterização granulométrica das amostras de PFAF.

[0075] Após as caracterizações das amostras, uma primeira mistura formada com 20% de blend PF01/PF03/PF05 e 80% de blend PF02/PF04 foi caracterizada. A caracterização da referida mistura é ilustrada na Tabela 10.

Tabela 10: Caracterização química e granulométrica da mistura.

[0076] A Tabela 11 apresenta o resultado obtido após a condução do processo da presente invenção.

Tabela 11: Resultado para a mistura.

[0077] Como pode ser notado, foi alcançada uma recuperação de massa de aproximadamente 90,29% e metalúrgica acima de 98%, com um teor final de 68,85% de Fe(T). Portanto, foram alcançados produtos adequados para serem usados como PFDR.

EXEMPLO 4

[0078] Uma segunda mistura foi formada mediante alteração da mistura do Exemplo 3 com 30% de blend PF01/PF03/PF05 e 70% de blend PF02/PF04 e, então, a rota de processo da presente invenção foi conduzida. A Tabela 12 apresenta o resultado obtido.

Tabela 12: Resultado para a mistura.

[0079] Após a condução do processo da presente invenção, foi alcançada uma recuperação de massa de aproximadamente 83,85% e um teor final de 68,76% de Fe(T), considerando o teste com o blend de 70/30. Portanto, foram alcançados produtos adequados para serem usados como PFDR.

[0080] Todos os testes descritos nos Exemplos acima mencionados foram conduzidos em laboratório e demonstraram que os resíduos gerados podem ser aproveitados na indústria siderúrgica.

[0081] Testes em escala piloto foram efetuados para ratificar os resultados obtidos em laboratório. EXEMPLO 5

[0082] Uma amostra de mistura de concentrado e rejeito de usina foi testada em escala piloto. A caracterização química e granulométrica da referida amostra é ilustrada na Tabela 13.

Tabela 13: Caracterização química e granulométrica da mistura PF01.

[0083] A Tabela 14 apresenta o resultado obtido após a condução do processo da presente invenção.

Tabela 14: Resultado obtido para a mistura PF01.

[0084] Como pode ser notado, foi alcançada uma recuperação de massa de aproximadamente 89% e metalúrgica acima de 98%, com um teor final de 68,79% de Fe(T). Portanto, foram alcançados produtos adequados para serem usados como PFDR.

EXEMPLO 6

[0085] Uma segunda amostra de mistura de concentrado e rejeito de usina foi testada em escala piloto. A caracterização química e granulométrica da referida amostra é ilustrada na Tabela 15.

Tabela 15: Caracterização química e granulométrica da mistura PF02.

[0086] A Tabela 16 apresenta o resultado obtido após a condução do processo da presente invenção.

Tabela 16: Resultado obtido para a mistura PF02.

[0087] Como pode ser notado, foi alcançada uma recuperação de massa de aproximadamente 87,6% e um teor final de 68,51% de Fe(T). Portanto, foram alcançados produtos adequados para serem usados como PFDR.

[0088] Destarte, os resultados obtidos nos testes em escala piloto demonstraram a viabilidade da aplicação da presente invenção além da escala laboratorial.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de concentração magnética a seco de concentrados finos de minério de ferro, caracterizado pelo fato de que compreende:

- uma unidade de secagem;

- uma unidade de resfriamento; e

- uma unidade de separação magnética, em que os ditos concentrados finos de minério de ferro são provenientes de etapas prévias de concentração mineral e possuem teor de Fe entre cerca de 58% e cerca de 64%.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de secagem compreende um secador selecionado do grupo que consiste de secador tipo rápido com sistema de agitação mecânica, Flash Dryer, rotativo, leito fluidizado ou similares.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de secagem compreende ainda um exaustor para convecção forçada do fluxo de gás proveniente da secagem.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de secagem compreende ainda ciclones de alta frequência para despoeiramento de finos contidos no gás proveniente da secagem.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os ditos finos possuem partículas menores do que lOpm.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os ditos finos são retidos em um filtro de mangas de processo ou precipitador eletrostático.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de resfriamento compreende aeroclassificadores estáticos ou dinâmicos, resfriadores rotativos, resfriadores flash em coluna ou leito fluidizado.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, opcionalmente, uma unidade de aeroclassificação conjugada à unidade de resfriamento.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de separação magnética compreende de dois a oito rolos magnéticos.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os rolos magnéticos da presente invenção apresentam pelo menos três splitters.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a unidade de separação magnética compreende um primeiro rolo magnético de ímãs permanentes de ferro-boro com intensidade variável entre 300 e 3500 Gauss e cerca de 240mm a cerca de 500mm de diâmetro, e os demais rolos magnéticos de ímãs de terras raras (ferro-boro-neodimio) com intensidade variável entre 7500 e 14000 Gauss e cerca de lOOmm a cerca de 500mm de diâmetro.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os ditos demais rolos magnéticos são dispostos em cascata com ângulos de inclinação entre 5^o e 55°.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os ditos demais rolos magnéticos possuem de cerca de 150mm a cerca de 240mm de diâmetro e são dispostos em cascata com ângulos de inclinação de 21°.

14. Sistema de acordo a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que cada um dos ditos demais rolos magnéticos dispostos em cascata apresenta intensidades diferenciadas, sendo a menor intensidade para o primeiro destes rolos e a maior intensidade para o último destes rolos.

15. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que os ditos demais rolos magnéticos dispostos em cascata possuem configurações que variam entre 3mm a 20 mm para os ímãs e entre 2mm e 3 mm para os entreferros.

16. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os ditos demais rolos magnéticos dispostos em cascata possuem configurações que compreendem uma relação de 13:1 a 4:3 de espessura do imã para a espessura do entreferro.

17. Processo de concentração magnética a seco de concentrados finos de minério de ferro, caracterizado pelo fato de que é conduzido por meio do sistema conforme definido na reivindicação 1, compreendendo uma etapa de secagem, uma etapa de resfriamento e uma etapa de separação magnética.

18. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de secagem é conduzida em uma temperatura na faixa de cerca de 80°C a cerca de 120°C.

19. Processo de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que, na etapa de secagem, a umidade do concentrado fino de minério de ferro é reduzida para menos de 0,5%.

20. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de resfriamento é conduzida com admissão de ar atmosférico à temperatura ambiente.

21. Processo de acordo com a reivindicação 17 ou 20, caracterizado pelo fato de que, na etapa de resfriamento, a temperatura do concentrado fino de minério de ferro é reduzida para menos de 65°C.

22. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende opcionalmente uma etapa de aeroclassificação após a etapa de resfriamento.

23. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que, na dita etapa de aeroclassificação, é conduzido o corte de partículas abaixo de lOpm ou acima de 150pm.

24. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a separação magnética compreende de dois a oito estágios de concentração.

25. Processo de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a separação magnética compreende cinco estágios de concentração divididos em duas etapas.

26. Processo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a primeira etapa da separação magnética é conduzida por meio de um primeiro rolo magnético de imãs permanentes de ferro-boro com intensidade variável entre 300 e 3500 Gauss e cerca de 240mm a cerca de 500mm de diâmetro.

27. Processo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a segunda etapa da separação magnética é conduzida por meio dos demais quatro rolos magnéticos de imãs de terras raras (ferro-boro- neodimio) com intensidade variável entre 7500 e 14000 Gauss e cerca de lOOmm a cerca de 500mm de diâmetro.

28. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 27, caracterizado pelo fato de que a separação magnética é conduzida a uma velocidade dos rolos magnéticos de até lóOOrpm, preferencialmente entre 300rpm e 700rpm.