BRPI0620379A2 - método para definir a quantidade de um elemento e/ou quantidade de um mineral - Google Patents
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Abstract
METODO PARA DEFINIR A QUANTIDADE DE UM ELEMENTO E/OU QUANTIDADE DE UM MINERAL. A invenção refere-se a um método para definir a quantidade de partícula e/ou mineral em tempo real em um processo de separação mineral a partir de um material particulado finamente dividido que flui ou na forma sólida ou na forma de lama, de tal forma que é extraida uma amostra representativa do material particulado, amostra esta que é então submetida a análise de tamanho de grão, com base na qual é calculada a quantidade do elemento e/ou mineral no material particulado.
Description
MÉTODO PARA DEFINIR A QUANTIDADE DE UM ELEMENTO E/OU QUANTIDADE DE UM MINERAL
A presente invenção refere-se a um método para definir as quantidades de partícula e/ou mineral em tempo real em um processo de separação de mineral a partir de material particulado finamente dividido que flui ou na forma sólida ou na forma de lama.
Na concentração de minerais, o material obtido da mina é primeiramente tornado mais fino por trituração e moagem, de tal forma que os minerais valiosos contidos no minério estão presentes como grãos separados. Em processos de separação de mineral, os minerais valiosos são recuperados como concentrado para refino posterior. Tipicamente o processo de separação é por flotação, separação gravitacional, separação magnética ou separação eletrostática, ou uma combinação destas.
No controle de processos de separação, em geral se necessita dados de determinação em tempo real no que diz respeito às quantidades do elemento e/ou mineral dos vários fluxos de material no processo. Com base nas determinações da quantidade do concentrado, tipicamente se assegura que o processo produza um produto com uma qualidade ideal em relação ao refino posterior. Com base nos conteúdos da alimentação do processo de separação, é possível se fazer ajustes preliminares, e com base nas determinações dos conteúdos no fluxo de rejeito, é assegurado que o processo opera com um rendimento ótimo. A separação freqüentemente inclui circulação interna e várias etapas de processo diferentes, caso em que a determinação dos vários produtos intermediários é necessária para o controle do processo.
As determinações dos fluxos de material no processo são conhecidas como sendo realizadas com analisadores em linha. O método mais comum para se analisar quantidades de elemento em processos minerais é a fluorescência de raio-X. A partir da publicação FI 51872, se conhece um dispositivo para análise de sólido ou material pulverizado em movimento de acordo com o principio da fluorescência de raio-X. Entretanto, a aplicação do dito principio apresenta restrições apreciáveis causadas pelo método. Na prática, com processos a úmido, uma determinação conduzida diretamente a partir da lama mineral, apenas para alguns elementos é possível se obter o nível de precisão requerida. A determinação de elementos mais leves só é bem sucedida com métodos de processamento de amostra complicados que são tanto sensíveis a interferências quanto dispendiosos em sua realização, nestes métodos a amostra de lama é tipicamente secada, moída finamente e briquetada para a análise. Respectivamente, em processos de mineral seco, a fluorescência de raio-X funciona na prática de forma confiável com material processado diretamente, apenas para elementos mais pesados que o silício.
No que diz respeito ao controle dos processos de separação, freqüentemente é importante se determinar também as quantidades dos elementos leves. Por exemplo, as quantidades de magnésio, silício, fósforo e enxofre são indicadores importantes de impurezas nos concentrados. Do ponto de vista do controle de processo, em alguns processos de separação é importante também se determinar as quantidades de mineral em vez das quantidades de elemento, por exemplo, na concentração de minérios de níquel serpentinizados, é essencial para o controle de processo se conhecer, em adição à quantidade de magnésio do concentrado, se o magnésio contido no concentrado é obtido a partir de pedra sabão ou outros minerais de serpentinita.
Na determinação em linha das quantidades de elementos e minerais leves, é conhecido se aplicar, por exemplo, análise por ativação com nêutrons gama térmicos (PGNAA - "Prompt Gamma Neutron Activation Analysis") . Neste caso, a determinação é realizada diretamente na lama ou matéria seca. A precisão freqüentemente permanece modesta, ou a duração da determinação se torna excessivamente longa. De maneira a se obter pulsos gama suficientes da amostra, a determinação deve ser aplicada a um volume de amostra grande, no entanto a manutenção do dito grande volume em suspensão torna a determinação da lama mais difícil.
Devido a padrões de segurança quanto a radiação, o equipamento se torna dispendioso e de difícil manutenção.
Adicionalmente, por exemplo, é conhecido se aplicar difração de raio-X (XRD) na determinação em linha das quantidades de elemento e mineral, neste caso a análise pode ser feita diretamente na lama ou na matéria seca. Entre outras aplicações, pode-se destacar métodos de determinação de quantidade baseados em espectroscopia ótica e ressonância magnética nuclear, métodos estes que são caracterizados por altos custos, problemas de ajuste de amostra e precisão analítica baixa da determinação, bem como problemas conectados com repetibilidade. O objetivo da presente invenção é eliminar desvantagens do estado da técnica e propor um método aperfeiçoado para se definir as quantidades de partícula e/ou mineral em tempo real a partir de material particulado finamente dividido que flui na forma sólida ou de lama, tal que para a definição da quantidade de partícula e/ou mineral, se utiliza a distribuição de tamanho de partícula obtida do material particulado por meio de análise de tamanho de grão. As características essenciais novas da invenção são evidentes a partir das reivindicações anexas.
O método de acordo com a invenção apresenta várias vantagens. A invenção refere-se a um método para definir as quantidades de partícula e/ou mineral em tempo real em um processo de separação de mineral a partir de material particulado finamente dividido, que fui ou na forma sólida ou na forma de lama, tal que do material particulado, é tomada uma amostra representativa, amostra esta que é submetida a análise de tamanho de grão, pelo que é calculada a quantidade de elemento e/ou mineral do material particulado. Além disto, de acordo com uma realização preferida da invenção, com base na análise de tamanho de grão, se define a distribuição do tamanho de grão, onde o valor da distribuição do tamanho de grão cumulativo é descrito como função do tamanho de grão, com base nisto, é calculada matematicamente a quantidade do elemento e/ou mineral pela utilização de constantes que descrevem as propriedades do dito elemento ou mineral, definindo a calibração. A informação obtida a partir da distribuição de tamanho de grão pode ser utilizada para definir a quantidade do elemento e/ou mineral no processo de alimentação, produto ou sub-produto em um processo de separação, e estes dados podem ser utilizados no controle do processo.
De acordo com uma realização da invenção, a distribuição de tamanho de grão é definida por métodos baseados em dif ração de raio-X. De acordo com uma outra realização da invenção, a distribuição de tamanho de grão é definida por um método baseado em absorção ultrassônica. De acordo com uma outra realização da invenção, a distribuição de tamanho de grão é definida por um método baseado em análise de imagem ótica. De acordo com a invenção, com base na definição em tempo real da quantidade de partícula e/ou mineral de material particulado finamente dividido que flui na forma sólida ou na forma de lama, um processo de separação de mineral é controlado para produzir uma alimentação, produto ou sub-produto ideais. De acordo com uma realização da invenção, o processo de separação de mineral é por flotação. De acordo com uma outra realização da invenção, o processo de separação é por separação por gravidade. De acordo com ainda uma outra realização da invenção, o processo de separação é separação magnética. De acordo com uma realização da invenção, o processo de separação é separação eletrostática. De acordo com uma realização da invenção, o processo de separação é por classificação.
A invenção será descrita com mais detalhes em referência aos desenhos anexos, onde:
A Figura 1 ilustra a invenção por meio de um fluxograma de processo. E as Figuras 2a, 2b e 2c ilustram um exemplo de acordo com a invenção.
A Figura 1 ilustra um método de acordo com a invenção por meio de um diagrama do processo. A partir da alimentação, produto ou rejeito de um processo de separação de mineral, é extraída uma amostra representativa de uma maneira conhecida, por exemplo, por extração de uma amostra em duas etapas de um fluxo de lama. Com base na amostra, é realizada uma análise de tamanho de grão descrevendo o tamanho de grão das partículas contidas no material particulado que flui no processo. A amostra pode ser extraída a intervalos desejados durante o processo, ou na alimentação, no produto ou no rejeito. Os dados relativos a uma certa quantidade necessários ao controle do processo são disponibilizados em tempo real, isto é, aproximadamente de imediato, com tolerância para retardos de tempo no cálculo. As amostras obtidas são processadas para se obter uma distribuição de tamanho de grão por um método baseado, por exemplo, na absorção ultrassônica, difração de laser ou análise ótica de imagem. Com base na análise de tamanho de grão, é definida a distribuição de tamanho de grão, isto é, o valor da distribuição de tamanho de grão cumulativa como função do tamanho de grão. A partir da distribuição do tamanho de grão, é calculada matematicamente a quantidade de um elemento e/ou mineral desejado por meio de um modelo de calibração, calibração esta que descreve a dependência entre a quantidade do elemento e/ou mineral e a distribuição do tamanho de grão. No cálculo da quantidade, em geral se pode utilizar qualquer função matemática G(F(x)), onde F(x) é a determinação cumulativa ou distribuição de tamanho de grão diferencial, ou um parâmetro calculado a partir da distribuição; o formato da função G pode ser definido por calibração, aplicando-se métodos estatísticos multivariável. Em geral, um modelo de calibração é definido como dados bases, pela extração da lama mensurada de um número representativo de amostras individuais, pela análise das quantidades do elemento e/ou mineral das amostras em um laboratório e combinando-se as distribuições de tamanho de grão obtidas por métodos estatísticos, por exemplo, por análise de regressão multilinear (MLR), de regressão em componentes principais (PCR) ou de regressão dos mínimos quadrados parcial (PLS), com os resultados das determinações de laboratório. A quantidade a ser analisada pode ser ou do elemento ou do mineral, dependendo do processo em questão e da necessidade do controle de processo. O dito valor de quantidade definido é utilizado no controle de processo para ajuste do processo na direção desejada, ajustando-se, por exemplo, as quantidades de alimentação, produto e sub-produto.
Os resultados mostrados nas Figuras 2a, 2b e 2c ilustram a invenção, em conjunto com o exemplo descrito abaixo. O exemplo refere-se à concentração de minério de fosfato sedimentar, caso em que o processo de separação aplicado é separação por gravidade e classificação realizado em ciclones. O objetivo é ser recuperar minerais de apatita a partir do minério, minerais de apatita estes que estão na alimentação do processo de separação claramente mais grossos que os minerais de silicato. Nas Figuras 2a, 2b e 2c, a curva descreve a distribuição de tamanho de grão cumulativa, que é definida a partir da análise do tamanho de grão na alimentação do processo, concentrado e rejeito. A Figura 2a ilustra a distribuição de tamanho de grão na alimentação do processo, determinada por um analisador de tamanho de grão em linha baseado em difração de laser. A Figura 2b ilustra a distribuição de tamanho de grão no concentrado do processo, e a Figura 2c ilustra a distribuição do tamanho de grão no rejeito do processo. No eixo vertical das Figuras, é ilustrada a quantidade de tamanho de grão cumulativa em percentagens (%V), e o eixo horizontal ilustra o diâmetro de uma partícula sólida em micrômetros (D pm). Na alimentação, aproximadamente 100% da apatita apresenta 50 micrômetros de tamanho. No que diz respeito à ganga de silicato, novamente é mais fina, de tal forma que é distinguível na distribuição de tamanho de grão cumulativa como uma etapa separada na Figura 2a. Após o processo de separação, o concentrado (Figura 2b) consiste principalmente em apatita grossa, enquanto que o rejeito (Figura 2c) consiste quase que exclusivamente de silicatos finos. Neste caso exemplar, o método descrito procede como se segue. Quando o valor da distribuição de tamanho de grão cumulativa é obtido a partir da determinação do tamanho de grão em linha como função do tamanho de grão, F(x), por exemplo, a quantidade de fosfato é calculada de acordo com a fórmula %P2O5 = a*F(50 pm) + b, onde a e b são constantes numéricas. A definição do valor F(50 pm) é ilustrada na Figura 2a. Os valores das constantes a e b são definidos por calibração a partir de amostras conhecidas, pela combinação dos valores da distribuição de tamanho de grão F (50 pm) das amostras com uma quantidade de P2O5 conhecida estatisticamente, por análise de regressão, com quantidades percentuais de P2O5. A determinação da quantidade é utilizada de tal forma que as variáveis controladas da ciclonização (o número de ciclones utilizados, seu fluxo de alimentação, teor de sólidos na alimentação ou pressão na alimentação) são ajustadas de maneira a se obter a quantidade de P2O5 no concentrado ao nivel requerido.
Para um especialista na técnica, é óbvio que várias realizações diferentes da invenção não se restringem aos exemplos descritos acima, mas que podem variar dentro do escopo das reivindicações anexas.
Claims (11)
1. Método para definir a quantidade total de partícula e/ou mineral e obter dados de quantidade em tempo real em um processo de separação de mineral a partir de material particulado finamente dividido que flui ou na forma sólida ou na forma de lama, caracterizado pelo fato de a partir do material particulado, é extraída uma amostra representativa em tempo real a intervalos desejados durante o processo, amostra esta que é então submetida a análise de tamanho de grão em tempo real com repetibilidade, com base na qual é calculada a quantidade do elemento e/ou mineral do material particulado, dados estes que são disponibilizados em tempo real.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da análise do tamanho de grão é definida uma distribuição de tamanho de grão, onde o valor da distribuição de tamanho de grão cumulativa é descrito como função do tamanho de grão, e a quantidade do elemento e/ou mineral é calculada matematicamente a partir do dito valor utilizando-se constantes, definidas por calibração, que descrevem propriedades do elemento ou mineral em questão.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da distribuição de tamanho de grão ser definida por métodos baseados em difração de laser.
4. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da distribuição de tamanho de grão ser definida por métodos baseados em absorção ultrassônica.
5. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da distribuição de tamanho de grão ser definida por métodos baseados em análise ótica de imagens.
6. Método de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de com base na definição em tempo real da quantidade de partícula e/ou mineral do material particulado finamente dividido que flui na forma sólida ou na forma de lama, um processo de separação é controlado para se obter uma alimentação, produto ou sub- produto ideais.
7. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 6, caracterizado pelo fato do processo de separação aplicado ser por flotação.
8. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 6, caracterizado pelo fato do processo de separação aplicado ser por separação por gravidade.
9. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 6, caracterizado pelo fato do processo de separação aplicado ser por separação magnética.
10. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 6, caracterizado pelo fato do processo de separação aplicado ser por separação eletrostática.
11. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do processo de separação aplicado ser por classificação.
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