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Anais do II SUFFIB - SEMINÁRIO: O Uso da Fração Fina da Britagem, Cuchierato et al. (eds) 2005.
O USO DE ESPESSADORES DE LAMELAS NA RECUPERAÇÃO DE ÁGUA DE
PROCESSO NA MINERAÇÃO
(1)
Ivo Takeshi Asatsuma (1), Eduardo Salles Campos (2)
Prominer Projetos S/C Ltda./ (2)CDC Equipamentos Industriais Ltda.
E-mail:[email protected]
RESUMO
Apresentação do emprego de Espessadores de Lamelas na recuperação de água de processo
na mineração, a partir de efluentes com presença de sólidos finos em suspensão, oriundos das
operações de deslamagens. Este tipo de equipamento, normalmente associado ao uso de coagulantes
e floculantes, proporciona a retenção de todos os sólidos em suspensão, permitindo a imediata
reutilização da água. Nos processos de beneficiamentos industriais os Espessadores de Lamelas são
compactos, econômicos, de operação simples, não havendo peças sujeitas a desgaste. Devido ao
seu princípio de funcionamento e características construtivas, os Espessadores de Lamelas ocupam
menos de dez por cento da área necessária a um espessador convencional. Isso propicia sua fácil
inserção entre os equipamentos já existentes na planta industrial. Os Espessadores de Lamelas
associados a equipamentos adensadores e desaguadores podem permitir a eliminação das bacias de
decantação, reduzindo impactos ambientais, despesas operacionais e riscos de acidentes ambientais.
PALAVRAS-CHAVE: Lamelas
1 OBJETIVO
Apresentação do emprego de Espessadores de Lamelas na recuperação de água de processo
na mineração, a partir de efluentes com presença de sólidos finos em suspensão, oriundos das
operações de deslamagens. Este tipo de equipamento, normalmente associado ao uso de coagulantes
e floculantes, proporciona a retenção de todos os sólidos em suspensão, permitindo a imediata
reutilização da água, e quando isso é relevante, a recuperação dos sólidos.
2 PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO
Toda partícula sólida imersa em água sedimenta. Quanto menor a partícula, menor a sua
velocidade de sedimentação. Os sólidos finos em suspensão nos efluentes, oriundos das operações
de lavagens e deslamagens nas minerações, apresentam, normalmente, velocidades muito baixas de
sedimentação, por se tratarem de partículas bastante finas. Isso determina que, para obter-se água
livre ou com baixa presença de partículas sólidas, a fim de re-uso ou descarte dentro das exigências
ambientais vigentes, longos intervalos de tempo, e conseqüentemente grandes reservatórios são
utilizados, conhecidos como bacias ou lagoas de sedimentação. As bacias de sedimentação
apresentam alguns inconvenientes, além da óbvia necessidade de grandes áreas para sua construção,
oferecem riscos tanto de extravasamento ou ruptura, como a contaminação do lençol freático. Para
se alterar essa necessidade de grandes áreas, é preciso que seja modificada a velocidade de
sedimentação dos sólidos presentes no efluente. Isso é possível através da coagulação e floculação
do efluente, utilizando-se produtos químicos. Esses processos promovem a aglutinação dos finos,
formando flocos, que sedimentam em velocidades bastante superiores ao dos sólidos não
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floculados, permitindo o emprego de áreas de sedimentação bem menores que as lagoas de
sedimentação. Uma das formas de captura dos sólidos floculados são os Clarificadores ou
Espessadores. Esses equipamentos são continuamente alimentados por efluentes com sólidos
floculados, onde sedimentam, gerando dois produtos, água clarificada e sólidos adensados. E um
modelo particular desses equipamentos é o Espessador ou Clarificador de Lamelas. Os
Espessadores ou Clarificadores de Lamelas operam com o fluxo ascendente, o que permite a
sobreposição das superfícies de sedimentação, tornando-os equipamentos bastante compactos.
3 APLICAÇÃO
O emprego de Espessadores de Lamelas permite a recuperação rápida e contínua da água,
através da remoção dos sólidos finos em suspensão contida nos efluentes gerados nas operações de
deslamagens e peneiramentos. Um exemplo dessa aplicação é a retirada de argila de uma planta de
areia, com um volume de efluente de 270 m3/h. A curva de sedimentação dos sólidos, com o uso de
floculante, apresentada abaixo, e obtida de teste em proveta de laboratório, permite o
dimensionamento do equipamento, com a obtenção das áreas de clarificação e espessamento. Essa
curva obtém-se medindo a velocidade de afundamento da interface formada entre os sólidos
floculados e a água clarificada. O comportamento do material sólido no teste de laboratório (Figura
1) se reproduz no equipamento industrial, para as mesmas condições operacionais, ou seja, a mesma
porcentagem de sólido em massa na alimentação e mesma dosagem de coagulante e floculante.
Teste de Sedimentação
450
400
350
Altura (mm)
300
250
200
150
100
50
0
20
40
60
80
Tempo (min.)
Figura 1 – Teste de Sedimentação de Proveta de Laboratório de 2000 ml.
O trecho da curva com declive acentuado é a fase em que velocidade de afundamento da
interface é mais alta, chamada fase de clarificação. A velocidade observada é de 1,3 m/h, que para a
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vazão de 270 m3/h, determina uma área de 207 m2 para obter água clarificada. O trecho da curva
em que a declividade cai, e com ela a velocidade de decantação dos sólidos, é a chamada fase de
compressão, e que sofre uma transição, onde a velocidade cai ainda mais, ficando o nível de sólidos
na proveta praticamente estável. Esse novo trecho é conhecido como fase de compactação, onde o
incremento de tempo não introduz um aumento significativo da porcentagem de sólidos no material
afundado. O ponto que separa a fase de compressão e a fase de compactação é chamado de ponto de
compressão, e permite obter-se a área necessária ao espessamento. Nessa aplicação a área
necessária é de 140 m2. Portanto a área total necessária é de 347 m2.
Espessador de Lamelas de 300 m2 de área efetiva
No equipamento industrial, adotou-se 300 m2 de área efetiva, uma vez que a moega inferior
do Espessador permite um aumento da porcentagem de sólidos do material coletado, por
compressão por coluna de lama.
Nessa operação obtém-se água clarificada e argila adensada. A porcentagem de sólidos na
alimentação é em torno de 6%, com resultados de praticamente ausência de partículas sólidas na
água clarificada, com recuperação de aproximadamente 90% do volume alimentado, e 10% do
volume alimentado na forma de lama espessada, com 20% de sólidos, em massa.
Abaixo uma comparação entre o custo de implantação e operação entre uma Lagoa de
Sedimentação e um Espessador de Lamelas para um volume de efluente de 300 m3/h. Na operação
através de lagoa foi considerado o bombeamento do volume total do efluente para uma lagoa e o
retorno da água limpa para a planta. Na operação por Espessador foi considerada a alimentação do
volume total por bombeamento e o envio para a Lagoa de Adensamento, por bombeamento de 10%
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do volume total de efluente. A Lagoa de Adensamento foi desconsiderada na comparação por ser
necessária às duas operações.
3.1 Lagoa de Clarificação
A1) Investimento de instalação:
Custo estimado para a execução de uma barragem para
clarificação de 50.000 m3
R$ 230.000,00
A2) Investimento para bombear 300 m³/h de lama e retorno da água limpa:
Bomba de polpa 8“ x 6” motor de 40 CV
Bomba de água 125x200 motor de 40 CV
Tubulação de polietileno diam. 12” 1000m de comp
Total
R$ 38.000,00
R$ 9.500,00
R$ 170.000,00
R$ 217.500,00
Total do investimento
R$ 447.500,00
A3) Custo operacional anual:
Custo da energia 120.000 kWh a R$ 0.25
Custo de peças 1/3 do valor do equipamento
Custo para a limpeza da barragem (necessário o uso de 100
horas mensais de uma escavadeira e um caminhão a um
custo total por hora de R$ 160,00 / hora
Total
R$ 30.000,00
R$ 15.800,00
R$ 192.000,00
R$ 273.800,00
3.2 Espessador de Lamelas:
B1) Investimento de instalação:
Custo de um Espessador de Lamelas de 300 m2 de área
efetiva
Custo de Fundação
Custo de um Conjunto de Preparação e Dosagem de
Floculantes
Total
R$ 380.000,00
R$ 30.000,00
R$ 70.000,00
R$ 480.000,00
B2) Investimento para bombear 300 m³/h de efluente e para bombear 30 m³/h de lama a 25
% de sólidos a 500 m. de distância e 5 m. de altura geométrica:
Bomba de polpa 8 “x 6” motor de 40 CV
R$ 38.000,00
Tubulação de aço diam. de 12” com 50m de comp
R$ 8.500,00
Bomba 3 “x 2” motor de 4CV
R$ 13.500,00
Tubulação de polietileno de diam. 4 “comp. 500 m
R$ 10.000,00
Total
R$ 70.000,00
Total do investimento
R$ 550.000,00
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B3 ) Custo anual
Custo da energia 35000 kWh à R$ 0,25
Custo das peças 1/3 do valor do equipamento
Custo total
R$ 8.750,00
R$ 4.500,00
R$ 13.250,00
Observa-se que o investimento de implantação do Espessador é R$ 102.500,00 maior que o
custo da Lagoa, porém o diferencial do custo operacional é de R$ 260.550,00, o que torna o custo
global do Espessador menor. Nessa comparação não são levados em conta o custo das áreas
empregadas nas lagoas, nem as possíveis multas decorrentes de rupturas e contaminações de lençol
freático.
4 VANTAGENS
Nos processos de beneficiamentos industriais os Espessadores de Lamelas são compactos,
econômicos, de operação simples, não havendo peças sujeitas a desgaste. Devido ao seu princípio
de funcionamento e características construtivas, os Espessadores de Lamelas ocupam em torno de
dez por cento da área necessária a um espessador convencional. Isso propicia sua fácil inserção
entre os equipamentos já existentes na planta industrial, podendo ser instalados próximos ou juntos
aos pontos geradores de efluentes, reduzindo muito as potências e tubulações necessárias ao
bombeamento para as lagoas de sedimentação. Os Espessadores de Lamelas associados a
equipamentos adensadores e desaguadores podem permitir a eliminação das bacias de decantação,
reduzindo despesas operacionais e riscos de acidentes ambientais.
5 CONCLUSÃO
O emprego de Espessadores de Lamelas para a retirada de sólidos das águas utilizadas nos
processos minerais apresenta vantagens sobre o uso consagrado das bacias de decantação, por
permitir operação mais econômica, mais segura e de forma contínua.
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