Resumo
Esse artigo visa mostrar os impactos da implementação de circuito de recuperação de ouro gravimétrico, previamente à etapa de lixiviação do concentrado da flotação, na recuperação metalúrgica do minério de ouro sulfetado presente em Paracatu-MG. Inicialmente, foram realizados estudos de laboratório, juntamente com o know-how da FLSmidth, avaliando os possíveis fluxos e locais de instalação dos novos equipamentos. Os concentradores foram, então, instalados no circuito de flotação rougher, que é constituído de 4 linhas de flotação, com 6 células cada. Foi definida a instalação de 3 concentradores Knelson QS48 para serem alimentados com o concentrado da primeira célula de cada linha de flotação rougher, que apresentou maior teor de ouro e maior viabilidade para o projeto. Aliada à instalação dos 3 Knelsons QS48, foi definida a instalação de um reator de lixiviação intensiva para processamento desse concentrado, o Acacia CS8000.
A implementação do projeto e otimização de processo foi realizada, garantindo ganhos consideráveis na recuperação metalúrgica de ouro da mina da Kinross, em Paracatu-MG.
Planos futuros para a instalação de novos concentradores Knelson em Paracatu estão em desenvolvimento.
Palavras-Chave: Recuperação Metalúrgica, Gravimetria, Ouro, Knelson, Acacia.
Introdução – Fluxograma da Planta 2
A Kinross Gold Corporation detém o direito de exploração da mina de Paracatu, localizada no estado de Minas Gerais. O processamento do minério sulfetado da Planta 2 na mina de Paracatu é realizado através das etapas de Britagem (MMD Sizer – Modelo 13000), seguida por moagem SAG (38’ x 24,5’ – 20 MW), que alimenta um circuito de 4 moinhos de bolas (2 moinhos 20’ x 40’ e 2 moinhos 26’ x 42’). O circuito de moagem de bolas é fechado com baterias de hidrociclones, onde o underflow retorna para os moinhos de bola e o overflow alimenta o circuito de flotação rougher. O circuito de flotação rougher é constituído por 4 linhas paralelas, compostaspor 6 tank cells cada, com capacidade de 160m³ cada.
O rejeito da flotação é direcionado para a barragem de rejeitos, enquanto que o concentrado é bombeado para um circuito de flotação cleaner, composto de duas linhas com 5 células de flotação cada (40 m³ cada). O rejeito da flotação cleaner é redirecionado para a alimentação do moinho SAG, visando redução do consumo de água, enquanto que o concentrado da flotação cleaner é direcionado para o circuito de espessamento e remoagem, gerando o concentrado final para o circuito de lixiviação:
Figura 1: Fluxograma de Processamento Mineral da Planta 2 – Kinross Paracatu.
O presente artigo mostra a avaliação realizada no circuito detalhado acima a respeito da instalação de circuito gravimétrico para recuperação de ouro, visando ganhos de recuperação global próximos a 2%. Testes laboratoriais foram feitos no laboratório de processos da Kinross em Paracatu para validação de todos os dados.
O novo sistema de gravimetria engloba a instalação de concentradores Knelson, que faz a concentração do ouro utilizando princípios de força centrífuga e densidade. Ele possui um cone de concentração com pequenas aberturas para entradas de água (fonte externa), enquanto que gira em velocidades elevadas, direcionando o material mais denso para os sulcos nas paredes do cone. Funcionando por bateladas, ele faz a descarga do concentrado para posterior tratamento em reator de lixiviação intensiva (Acacia)
Figura 2: Concentrador Knelson QS48 – FLSmidth.
O concentrado, uma vez descarregado do concentrador gravimétrico, é processado em reator de lixiviação intensiva (Acacia), que possui alto potencial de recuperação e simples funcionamento.
Uma vez depositado o concentrado do Knelson dentro do reator Acacia, uma solução de lixiviação contendo cianeto, hidróxido de sódio e LeachAid (catalisador da reação de lixiviação) é recirculada pelo leito de concentrado por um determinado período de tempo. Quando finalizada a batelada de lixiviação do Acacia, a solução rica, contendo o ouro removido do concentrado, é bombeada para as células eletrolíticas. O rejeito sólido é descartado novamente no circuito, conforme figura abaixo:
Figura 3: Reator Acacia em Operação.
Avaliação das Melhores Alternativas para Instalação do Circuito Gravimétrico
Metodologia
Para definição do melhor fluxo a ser tratado via gravimetria foram analisados diferentes fluxos:
- Underflow da Classificação;
- Overflow da Classificação;
- Rejeito da Flotação Rougher;
- Rejeito da Flotação Cleaner;
- Concentrado da Primeira Célula de cada Linha Rougher;
Dessa forma, foram coletadas amostras representativas de todos os fluxos e os testes de gravimetria foram realizados em Paracatu, no laboratório de processos metalúrgicos da Kinross. Os testes realizados foram de GRG (Gravity Recoverable Gold), que têm, por definição, a quantificação de ouro gravimétrico recuperável no fluxo estudado [2].
1.2. GRG (Gravity Recoverable Gold)
O teste consiste na utilização de um Knelson (KC-MD3), equipamento de laboratório, para avaliação da quantidade de ouro gravimétrico há na amostra testada.
Abaixo segue um sumário do teste de 2 passes (Two-pass GRG Test) [3]:
- 10 a 100 kg de amostra (massa seca), dependendo do teor e a qual fluxo pertence a amostra;
- Um peneiramento em peneira de 0,850 mm (20#) deve ser feito para remoção de qualquer parte metálica que possa estar presente na amostra;
- A amostra deve ser preparada a 60% de sólidos (peso/peso);
- Após preparação da amostra, são realizados dois passes da amostra no Knelson. O primeiro, com força G de 60 e fluxo de 3,5 l/min e o segundo, com força G de 150 e fluxo de 3,5 l/min;
- Para cada passe, amostra de concentrado deve ser coletada para análise de Au por fusão total por faixa granulométrica;
- Após o segundo passe, amostra do rejeito deve ser coletada para análise de ouro por faixa granulométrica.
Figura 4: Fluxograma de Teste de 2 Passes de GRG em Laboratório
Seguem os resultados abaixo:
Tabela 1: Resultados de Testes de GRG e GAT para os fluxos estudados.
| Fluxo Avaliado | GRG (%) |
| Underflow da Classificação | 70,5 |
| Overflow da Classificação | 64,7 |
| Rejeito da Flotação Rougher | 45,6 |
| Rejeito da Flotação Cleaner | 35,2 |
| Concentrado da 1ª Célula Rougher | 63,8 |
Baseado nos resultados obtidos, 3 opções para potencial instalação de circuito gravimétrico foram definidas:
- Underflow da Classificação;
- Overflow da Classificação;
- Concentrado da Primeira Célula de cada Linha Rougher;
Por questões de custoxbenefício, foi definida a rota de instalação da gravimetria para o concentrado da primeira célula de cada linha rougher. As elevadas vazões presentes nos fluxos de underflow e overflow da classificação primária impossibilitaram a evolução dessas rotas. Por outro lado, o concentrado das primeiras células rougher apresenta vazão mais reduzida, tornando o projeto economicamente mais viável.
Avaliação do Concentrado da Primeira Célula de cada Linha Rougher
A partir da definição da melhor rota a ser instalada o novo circuito de gravimetria, todas as informações de processo referente ao fluxo em questão foram levantadas:
Tabela 2: Parâmetros de processo para o fluxo de concentrado da primeira célula de cada linha rougher.
| Alimentação de Concentrado da 1ª Rougher | 100 t/h |
| % Sólidos do Fluxo | 20 – 50% |
| Taxa de Alimentação Volumétrica | 130 – 430 m³/h |
| Teor Amostrado do Concentrado | 17,6 g/t |
| GRG (Ouro Gravimétrico Recuperável) | 63,82% |
| Ouro Total Presente no Fluxo | 1.759 g/h |
| Ouro Gravimétrico Recuperável no Fluxo | 1.152 g/h |
| Ouro Total da Planta (4.897 t/h, teor = 0,520 /t) | 2.546 g/t |
Quando um circuito de gravimetria opera em circuito aberto, o que é o caso do fluxo de concentrado da primeira célula de cada linha rougher, uma redução na taxa de alimentação por concentrador Knelson é necessária, visando maior recuperação do equipamento [1]. Assim, foram avaliadas a instalação de 2 e 3 concentradores Knelson QS48 para o fluxo. Abaixo está a análise completa das duas condições:
Tabela 3: Avaliação de ganhos de projeto com a instalação de 2 ou 3 concentradores Knelson QS48.
| Tamanho de Partícula | GRG | Dois QS48 – 50 t/h em Cada | Três QS48 – 33 t/h em Cada | ||
| Recup. Unit. | Ouro Rec. | Recup. Unit. | Ouro Rec. | ||
| (microns) | % | % | g/h | % | g/h |
| 300 | 0,2 | 72 | 2,1 | 96 | 2,8 |
| 212 | 1,4 | 38 | 9,4 | 60 | 14,6 |
| 150 | 2,5 | 43 | 18,6 | 66 | 29,0 |
| 106 | 6,3 | 29 | 32,0 | 40 | 44,9 |
| 75 | 13,4 | 25 | 58,9 | 39 | 92,6 |
| 53 | 16,5 | 27 | 79,1 | 39 | 112,1 |
| 38 | 11,6 | 28 | 56,6 | 40 | 80,8 |
| 25 | 12,0 | 23 | 48,5 | 34 | 72,1 |
| Total | 63,8 | 305,2 | 449,0 | ||
| % Ouro da Alimentação da Planta | 12,0 | 17,6 | |||
| % GRG da Alimentação da Planta | 18,7 | 27,5 | |||
As recuperações utilizadas para os cálculos foram obtidas a partir do Knelson QS48 operando em circuito de remoagem de concentrado de flotação já instalados em outras minas.
Baseado nos dados apresentados acima, vemos que, com 3 Knelsons QS48 instalados no fluxo, teríamos uma recuperação de 17,6% do ouro total alimentado na Planta 2. Com a utilização de 2 concentradores QS48, a recuperação do ouro seria de 12% do ouro total alimentado na Planta 2. Assim, foi definida a instalação de 3 concentradores Knelson QS48 e, para o processamento de todo esse concentrado gravimétrico, foi contemplado no projeto da instalação de um reator de lixiviação intensiva Acacia CS8000, fabricado pela Consep.
Figura 5: Fluxograma de processo conceitual do novo circuito de gravimetria da Kinross Paracatu.
Resultados e Discussão
Implantação dos Equipamentos
Após toda a avaliação dos fluxos existentes e definição da melhor rota de processamento, os equipamentos foram instalados, comissionados e operados a partir de Julho/15.
Figura 6: Novos Knelsons QS48 instalados na Kinross Paracatu.
Resultados Iniciais e Otimização do Circuito Gravimétrico
Após comissionamento do equipamento em 2015 e início do processamento do concentrado dos Knelsons QS48 no novo Acacia CS8000, grandes oscilações nas recuperações do reator de lixiviação foram presenciadas.
Devido a isso, os parâmetros operacionais e de processo do reator Acacia foram otimizados, elevando consideravelmente as recuperações e os ganhos do projeto:
Tabela 7: Otimização dos parâmetros operacionais e de processo do Acacia CS8000.
| Parâmetros – Acacia CS8000 | Início do Comissionamento | Após Otimização |
| Fluxo de Estratificação | 500 l/min | 775 l/min |
| Fluxo de Deslamagem | 400 l/min | 725 l/min |
| Fluxo de Lixiviação | 300 l/min | 675 l/min |
| Adição de LeachAid | 0,7 kg/ kg de ouro | 1 kg / kg de ouro |
| Tempo de Lixiviação | 12h | 8h |
| Volume de Solução | 6.100 m³ | 8.100 m³ |
| Volume de Cianeto | 700 l | 750 l |
| Rotina de Limpeza do Cartucho | Sem Rotina | A cada 15 dias |
Pode-se ver que, após otimização do reator Acacia CS8000, além de elevação da recuperação do equipamento, foi possível ainda reduzir o tempo de lixiviação de 12h para 8h, elevando a sua produtividade:
Figura 8: Ganhos de produção e de recuperação do Acacia CS8000 após otimização.
Como reflexo da maior produção, os ganhos em recuperação global e em capital também se elevaram:
Figura 9: Evolução dos ganhos de recuperação global do novo circuito de gravimetria de Paracatu.
Para cálculo dos ganhos de recuperação global, as seguintes premissas foram adotadas:
- Ganhos calculados a partir da diferença entre a recuperação do circuito CIL e a recuperação do Acacia CS8000 + recuperação do CIL para o rejeito do Acacia (rejeito do Acacia ainda é lixiviado no circuito CIL);
- Os cálculos consideram que a eficiência de lixiviação do rejeito do Acacia no CIL é correspondente a 80% da recuperação total do CIL.
Após instalação e otimização do novo circuito gravimétrico da Kinross Paracatu, considerando o período entre o comissionamento, em 2015, até o atual período, Maio/2017, o ganho total estimado é de USD 9.000.000,00.
Conclusão
Baseado em estudos iniciais de GRG, que quantifica a presença de ouro gravimétrico recuperável em fluxos de minério, foi avaliada a instalação de novo circuito para recuperação desse ouro na Kinross Paracatu.
Baseado nos resultados realizados pela FLSmidth e pela Gerência de Desenvolvimento Tecnológico da Kinross, foi definido que o concentrado da primeira célula de cada linha da flotação rougher seria o fluxo a ser processado no novo circuito de gravimetria de Paracatu. Aliado a isso, foram definidas as quantidades de equipamentos a serem instalados (3 Knelsons QS48 e 1 Acacia CS8000).
Instalados em 2015, o circuito foi otimizado, alterando parâmetros operacionais e de processo. Após tais alterações, tivemos uma elevação da recuperação do reator Acacia CS8000 de 87,3% em 2015 para 96,1% em 2017.
Essa otimização conferiu ao projeto uma elevação da produção mensal de ouro gravimétrico de 70 kg/mês (média de 2015), para valores acima de 200 kg/mês (média de 2017).
Aliado a essa maior produção, os ganhos de recuperação global se elevaram de 0,63% em 2015 para 1,99% em 2017. Essa maior recuperação global representa, em valor, ganhos de USD 9.000.000,00 para o período de operação do equipamento até o momento.
Referências Bibliográficas
[1] Fullam, M.; Robichaud, F.; Belzin, G. (2013). Goldex, the GRG Jewel.
[2] Fullam, M.; Peacocke, K. (2013). Gravity Test Work Report – Kinross Brasil Mineração S/A – September 2013 Audit Results (Relatório Interno).
[3] KC-MD3 User Manual Rev 3.0 (2015/11) – Appendix D. Two Pass GRG Test.
