A água é um recurso vital do qual muitas indústrias dependem e que deve ser usado com mais moderação. Um exemplo é o beneficiamento de minérios. Tomando como exemplo a fluorita matéria-prima, pesquisadores do Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology (HIF) mostraram agora como o uso da água pode ser otimizado. Eles desenvolveram um novo procedimento que estende a simulação do processo de beneficiamento. Ele indica as circunstâncias em que faz sentido que a água seja reciclada sem incorrer em perdas durante o enriquecimento do minério. O consumo de água doce pode ser reduzido significativamente. Isso beneficia não apenas o meio ambiente, mas também as empresas de mineração, porque torna a extração de matérias-primas mais eficiente. Os pesquisadores apresentaram seu novo procedimento no Journal of Environmental Management .

Encontrado em smartphones, carros modernos, unidades fotovoltaicas favoráveis ​​ao clima e usadas em muitas outras indústrias, os materiais de alta tecnologia se tornaram um componente indispensável da tecnologia moderna. Embora a reciclagem possa cobrir parcialmente a demanda por matérias-primas, a maioria ainda é proveniente da mineração. Os impactos ambientais são bem conhecidos:uso do solo, a geração de infraestrutura de tráfego adicional e a industrialização de áreas frequentemente remotas. A mineração também requer grandes quantidades de água e produz volumes correspondentemente grandes de águas residuais. Trabalhando em parceria com colegas na Finlândia, uma equipe de pesquisadores do HIF liderada pelo engenheiro de processo Bruno Michaux desenvolveu um método para tornar o uso da água no processamento de matérias-primas minerais mais sustentável. Tomando o mineral fluorita como exemplo, eles mostraram como o consumo de água pode ser reduzido significativamente com o auxílio da simulação do processo.

A fluorita - também conhecida na mineralogia como fluorita e por seu nome químico de fluoreto de cálcio - é uma importante matéria-prima para a indústria. É usado, por exemplo, na fundição de ferro, na extração de alumínio e no setor químico como matéria-prima para a produção de flúor e ácido fluorídrico. Provavelmente, o produto mais conhecido da química do flúor é o PTFE, um fluoropolímero que é vendido na forma de membrana sob os nomes comerciais Teflon e Gore-Tex.

Beneficiamento de minério como bebedor de água

“A extração da fluorita consome muita água, "explica Bruno Michaux." Dependendo do clima local, mas ainda mais no projeto da planta de beneficiamento de minerais, pode ser até 4, 000 litros por tonelada de minério. "Obviamente, não há nada que os pesquisadores do HIF possam fazer sobre o clima, mas certamente podem contribuir para otimizar o próprio processamento. Nesta etapa do processo, A rocha estéril é separada do minério extraído para aumentar o teor de fluorita de menos de 50% para cerca de 98%.

Para conseguir isso, os engenheiros aplicam o processo de flotação. Em termos simples, funciona da seguinte forma:o minério é moído e misturado com bastante água; em seguida, vários produtos químicos são adicionados à mistura para tornar a superfície de fluorita repelente de água (hidrofóbica). O ar é então bombeado para a referida mistura, criando pequenas bolhas que transportam as partículas hidrofóbicas para a superfície. A fluorita, portanto, se acumula na espuma resultante, enquanto a rocha residual é deixada para trás. Antes que este último possa ser depositado em uma barragem de resíduos ou devolvido ao subsolo como um material de enchimento, uma etapa de desidratação é necessária. A fim de atingir a concentração desejada de fluorita, a flutuação é repetida várias vezes, o que, conseqüentemente, requer muita água.

“As mineradoras estão tentando reduzir o consumo de água usando-a várias vezes, "diz Michaux." No entanto, a água usada contém substâncias que podem interferir no desempenho do processo, e isso é algo a ser evitado. "Exemplos de tais substâncias seriam íons de cálcio e magnésio, que dificultam a hidrofobização da superfície de fluorita. A potência desse efeito depende da concentração dos íons. O novo método agora leva em consideração a influência da composição química da água na flotação. Como resultado de extensos experimentos de laboratório com um minério de fluorita, os pesquisadores obtiveram dados que refletiam a interação complexa das substâncias dissolvidas e os integraram ao software de simulação HSC Sim. O HSC Sim já é usado na indústria de mineração para mapear a planta de processamento e controlar o processo de beneficiamento de minerais.

Monitoramento digital do consumo de água e energia

"Com os recursos adicionais que desenvolvemos, o software agora é capaz de levar em consideração a composição da água do processo, "explica Michaux." Isso permite a possibilidade de reciclar a água sem comprometer a eficiência do processo. "A simulação também permite que os operadores otimizem o uso de diferentes reservatórios de água nas proximidades da mina, como lagos, rios, aquíferos ou o mar. Outras etapas do processo, como a moagem e desidratação do minério, devem ser integrados no futuro. Em um cenário ideal, o consumo de água pode cair abaixo de 1, 000 litros por tonelada de minério.

A equipe de pesquisa espera submeter o novo método a um teste prático em uma operação de mineração real muito em breve. "Como isso requer um processo de tratamento totalmente digitalizado, no qual os sensores estão continuamente medindo e relatando as propriedades dos fluxos para o controle do processo, são apenas as minas maiores que arriscarão tal investimento nesta fase inicial, "acrescenta Michaux." O potencial da digitalização é, Contudo, enorme:o monitoramento em tempo real e a simulação de processo verdadeiramente inteligente tornam possível extrair mais matérias-primas, usando menos energia e menos recursos naturais. "Isso se aplica a todos os minérios e não apenas à reciclagem de água no processamento de fluorita, para o qual o método de simulação foi desenvolvido pela equipe do HIF.