DepositadaRefere-se a um processo de redução do teor de sílica reativa contida em bauxita para posterior utilização no Processo Bayer, compreendendo as seguintes etapas: britagem para obtenção de grãos, de preferência, com dimensões inferiores a 6 mm; adição de água para obtenção de uma polpa; adição à polpa de um óxido, carbonato ou hidróxido de metal alcalino ou de metal alcalino terroso com o objetivo de ajustar o pH da polpa para um valor, de preferência, entre 8 e 14; atrição da polpa, e deslamagem para a remoção da fração fina. Alternativamente, após a adição de água e obtenção da polpa, pode-se também fazer uma primeira deslamagem para a remoção da fração fina, em seguida adiciona-se à polpa o óxido, carbonato ou hidróxido de metal alcalino ou de metal alcalino terroso, com o objetivo de ajustar o pH da polpa para um valor entre 8 e 14, e, posteriormente, efetua-se uma segunda deslamagem para a remoção da fração fina

Barbato, Carla Napoli

Garrido, Francisco Manoel dos Santos

Medeiros, Marta Eloisa

Sampaio, João Alves

Silva, Fernanda Arruda Nogueira Gomes da

Portuguese

Pantheon

(21) BR 1 O 2012 004629-6 A2 111111 11 111 B R D D 1 2 D D 4 6 2 9 A 2 * R~púl::4ica Federaliva do Brasil M,nr1.hilWJ •X• 01.t~l'1'·v;Xvim1Jri :i_J Jixl<rnli ia " :lu CL~11~rcm Edrn10< (22) Data de Depósito: 01 /03/2012 (43) Data da Publicação: 1911112013 (RPI 2237) (51) lnt.CI.: C01F7/06 C22B 21104 8038 7/00 ln!!;Mi~ô N~0..-1(~11;-11 (~a ..,_C!j)l'leié<Jd~ lr-.:iu!:i:r1<1I (54) Título: PROCESSO DE REDUÇÃO DO TEOR DE SÍLICA REATIVA CONTIDA EM BAUXITA PARA POSTERIOR UTILIZAÇÃO NO PROCESSO BAYER (73) Titular(es): Centro de Tecnologia Mineral - CETEM, Universidade Federal do Rio de Janeiro (72} lnventor(es}: Carla Napoli Barbato, Fernanda Arruda Nogueira Gomes da Silva. Francisco Manoel dos Santos Garrido. João Alves Sampaio, Marta Eloisa Medeiros (57} Resumo: A PRESENTE INVENÇÃO SE REFERE A UM PROCESSO DE REDUÇÃO DO TEOR DE SÍLICA REATIVA CONTIDA EM BAUXITA PARA POSTERIOR UTILIZAÇÃO NO PROCESSO BAYER, COMPREENDENDO AS SEGUINTES ETAPAS: BRITAGEM PARA OBTENÇÃO DE GRÃOS, DE PREFERÊNCIA, COM DIMENSÕES INFERIORES A 6 mm: ADIÇÃO DE ÁGUA PARA OBTENÇÃO DE UMA POLPA; ADIÇÃO À POLPA DE UM ÓXIDO. CARBONATO OU HIDRÓXIDO DE METAL ALCALINO OU DE METAL ALCALINO TERROSO COM O OBJETIVO DE AJUSTAR O pH DA POLPA PARA UM VALOR, DE PREFERÊNCIA, ENTRE 8 E 14; ATRIÇÃO DA POLPA, E DESLAMAGEM PARA A REMOÇÃO DA FRAÇÃO FINA. ALTERNATIVAMENTE, APÓS A ADIÇÃO DE ÁGUA E OBTENÇÃO DA POLPA, PODE-SE TAMBÉM FAZER UMA PRIMEIRA DESLAMAGEM PARA A REMOÇÃO DA FRAÇÃO FINA, EM SEGUIDA ADICIONA-SE À POLPA O ÓXIDO, CARBONATO OU HIDRÓXIDO DE METAL ALCALINO OU DE METAL ALCALINO TERROSO, COM O OBJETIVO DE AJUSTAR O pH DA POLPA PARA UM VALOR ENTRE 8 E 14, E, POSTERIORMENTE, EFETUA-SE UMA SEGUNDA DESLAMAGEM PARA A REMOÇÃO DA FRAÇÃO FINA. 1/5 "PROCESSO DE REDUÇÃO DO TEOR DE SÍLICA REATIVA CONTIDA EM BAUXITA PARA POSTERIOR UTILIZAÇÃO NO PROCESSO BAYER" FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Conforme é de conhecimento geral, a bauxita é uma rocha, cujo 5 beneficiamento proporciona uma bauxita com características adequadas para a obtenção de alumina, pelo processo Bayer, alumina esta que é posteriormente utilizada na produção de alumínio. A bauxita sempre está associada a impurezas, como caulinita, quartzo, hematita, goethita, dentre outras, sendo que a caulinita é a maior portadora de sílica reativa, a qual prejudica o beneficiamento da bauxita, 10 reduzindo a quantidade de alumina obtida no processo e acarretando maior utilização de reagentes. Algumas bauxitas possuem um teor muito elevado de sílica reativa e outras impurezas e são consideradas bauxitas marginais, cujo aproveitamento carece de tecnologias especiais decorrentes do seu elevado conteúdo de impurezas. A ausência 15 de processos capazes de remover a sílica reativa, limita de forma significativa o aproveitamento de muitos minérios de alumínio, como é o caso das bauxitas marginais do Norte do Brasil. Ademais, o aproveitamento dessas bauxitas marginais significaria duplicar as reservas de bauxita do Brasil. O processo Bayer é a rota comercial mais importante para a obtenção da 20 alumina, que conforme já citado acima, é a matéria-prima básica para a produção industrial do alumínio metálico, a partir da bauxita. Para uma bauxita ser considerada economicamente aproveitável ao processo Bayer, o teor de Al20 3 {alumina) disponível deve situar-se entre 45 e 55%, e o teor de Si02, sflica reativa, contida na caulinita e/ou no quartzo, deve estar entre 4 e 5%. A digestão da bauxita, para a produção de 25 alumina, é realizada em solução de hidróxido de sódio (NaOH), e, durante a dissolução, a sílica reativa também é dissolvida e precipita como lama vermelha, sendo, então, descartada do processo. Atualmente, cada tonelada de bauxita contem O, 1 tonelada de sílica reativa. Para a digestão, desta bauxita, são consumidos 0,26 tonelada de NaOH, com perda de 50%, e são produzidos 0,5 tonelada de alumina e 30 0,5 tonelada de lama vermelha. Nos minérios de alumínio, a sílica reativa está associada, principalmente, à caulinita, isto é, na fração argila do minério. A remoção desta fração implica na perda de alumina o que compromete a recuperação metalúrgica do processo. Conforme já citado, a ausência de processos capazes de remover satisfatoriamente a sílica reativa 2/5 reduz a produtividade dos processos de beneficiamento e impede a utilização de muitos minérios de alumínio, como as bauxitas marginais. Assim, a remoção da sílica reativa, antes da utilização da bauxita no processo Bayer, é fundamental para se obter uma maior quantidade de alumina e também 5 reduzir o consumo de reagentes. Quanto maior a remoção da sílica reativa, maior a quantidade de alumina obtida e menor o consumo de reagentes. TÉCNICA ANTERIOR: No beneficiamento da bauxita (redução do teor de sílica reativa) para fins metalúrgicos, há um cuidado especial com a razão mássica Al20 3disponfve/Si0 2reativa que, 10 na maioria das vezes, deve ser maior ou igual a 10. A maior parte da sílica reativa está contida nas frações finas (frações com grãos menores que 37 microns), e, portanto, o beneficiamento da bauxita se destina ao aproveitamento das frações de grãos mais grossos e ao descarte das frações mais finas. O processo convencional de beneficiamento da bauxita, para a redução do 15 teor de sílica, pode ser real izado por meio de duas sequências distintas; uma delas consiste das etapas de britagem, moagem semiautógena e remoção da fração fina (menor que 37 microns). deslamagem, por hidrociclonagem ou peneiramento. A outra sequência consiste das etapas de britagem, desagregação em tremei , remoção da fração fina (menor que 37 microns), deslamagem, por hidrociclonagem ou 20 peneiramento e moagem em moinhos conjugados barra-bola. Adicionalmente ao peneiramento e à hidrociclonagem pode-se utilizar também, como rota alternativa, a lavagem do minério com água, flotação dos minerais de ganga ou a ativação mecanoquímica. 25 INCONVENIENTES fJA TÉCNICA ANTERIOR: Todos os processos da técnica anterior apresentam baixa produtividade ou não removem a sílica reativa satisfatoriamente, o que acarreta menor quantidade de alumina obtida, assim como, maior utilização de reagentes no processo Bayer, e, consequentemente, maiores custos. Além disso, os processos da técnica anterior não possibilitam a utilização das bauxitas marginais, com elevado teor de sílica, que são 30 abundantes no Norte do Brasil. ' OBJETIVOS E VANTAGENS DA INVENÇÃO: O objetivo do processo de acordo com a presente invenção consiste em se obter uma maior redução do teor de sílica reativa contida em bauxitas, antes da utilização da bauxita no processo Bayer. 5 3/5 Este objetivo é alcançado por meio de um processo que compreende as seguintes etapas: - britagem da bauxita para obtenção de grãos, de preferência, com dimensões inferiores a 6 mm; - adição de água para obtenção de uma polpa; - adição à polpa de um óxido, carbonato ou hidróxido de metal alcalino ou de metal alcalino terroso com conseqüente ajuste do pH da polpa para um valor, de preferência, entre 8 e 14; - atrição por meio de rotação, de preferência, entre 20 a 1200 rpm por um 10 tempo de condicionamento compreendido entre 5 e 120 minutos, de preferência, entre 5 e 30 minutos; e - deslamagem para a remoção da fração fina. Alternativamente, pode-se também fazer uma primeira deslamagem para a remoção da fração fina, em seguida adiciona-se à polpa o óxido, o carbonato ou o 15 hidróxido de metal alcalino ou de metal alcalino terroso com conseqüente ajuste do pH da polpa para um valor, de preferência, entre 8 e 14, em seguida faz-se a atrição da polpa e, posteriormente, efetua-se uma segunda deslamagem para a remoção da fração fina. Assim uma das vantagens do processo de acordo com a invenção é o fato de 20 que ele possibilita reduzir o conteúdo de sílica reativa em cerca de 75% com relação aos processos da técnica anterio r, o que torna possível o aproveitamento de bauxitas marginais (com elevado teor de sílica reativa) que são atualmente descartadas. Uma outra vantagem do processo de acordo com a invenção consiste em que este proporcicna redução de custos na obtenção da alumina, uma vez que ocorre o 25 consumo de uma menor quantidade de reagentes no processo Bayer e há também menor produção de rejeitos (IGma vermelha). No processo de acordo com a invenção, o óxido de metal alcalino terroso utilizado consiste, de preferência, em óxido de cálcio (CaO), e o carbonato utilizado consiste, de preferência, no carbomllo de sódio (Na2C03), enquanto que os hidróxidos 30 de metal alca lino consistem, de preferência, em hidróxido de sódio (NaOH) ou hidróxido de potássio (KOH). A ta~e la abaixo mostra o efeito da utilização de um hidróxido de metal alcalino, por exemplo, o hidró xido de potássio (KOH), e um óxido de metal alcalino terroso, por exemplo, o óxido de cálcio (CaO), na remoção da sílica reativa. Com 4/5 relação à bauxita beneficiada pelos processos da técnica anterior (as duas colunas à esquerda), observa-se na tabela que, nas frações grossas (acima de 37 e 43 microns), ou seja, as frações que serão uti '. izadas no processo Bayer, houve uma redução su_bstancial de sílica reativa e um aumento considerável na quantidade de alumina 5 disponível. Observa-se também que as frações finas (abaixo de 37 ou 20 microns) da bauxita beneficiada com KOH ou CaO, as quais serão descartadas, apresentam teores de sílica reativa muito elevados. 10 Teores de alumina disponível e sílica reativa ob'. idos com o uso de KOH 1,0 mol/L e de CaO na concentração de 4% mim Amostras B (técnica anterior) B (beneficiada com KOH) B (beneficiada com CaO) - -(microns) Al203* (s :::_: Sio2•· A'20/ Si02•• A'20 3* Si02 .. 0,3%) (s fQ, 1%) (s~.3%) (s::Í:0.1%) (s$o,3%) {s ::Í:0,1%) ... +43 42,9 8,4 48,01 3,3 48,32 2,2 ... +37 32,8 11, 1 49, 15 1,4 49,06 2,9 +20 1 - -1 26,05 5,2 49,74 2,3 -20 r .. - 1 - 22,91 16,5 s: desvio padrão; Li - amostra de bauxita beneficiada; Al20 3" = alumína disponível; Si02"* =sílica reativa Convenientemente, a deslamagem compreende, de preferência, britagem, moagem semiautógen3, adição de água (para a preparação da polpa), seguida da remoção da fr~ção fina por hidrocic!anagem ou por peneiramento. Alternativamente, a deslan as em compreende britagem, desagregação em 15 tramei, segL. «::J a da remoção da fraçz10 fina por hidrociclonagem ou por peneiramento, e moagem err n1oinhos ccnjugJdos b:Jrra-bola. Co1 1/enientemente, no processo de acordo com a invenção, a concentração do óxido de :;álcio (CaO) se situa n3 faixa de O, 1 a 10% mim, de preferência, na faixa de 1 % a 2~ .... mim, enquanto que a concentração do carbonato de sódio (Na2C03), 20 hidróxido d€ po tássio (KOH) ou hi c~ róx id o de sódio (NaOH) se situa na faixa de O, 1 mol/L a 1,5 :,:cl /L, de preferência, n:i fa:xa de 0,9 mol/I a 1,1 mol/L. No :; rocesso de acordo r.om a invenção a fração fina que é descartada compreende ÇJrãos com dimensões inferiores a 37 microns, de preferência inferiores a 20 microns . 25 Alé das concretizações c:ipresentadas anteriormente, o mesmo conceito inventivo pc erá ser aplicado a ou '. ~Gs alternativas ou possibilidades de utilização do processo d€ .;cardo com a invenção. 5/5 Ass m sendo, a presente invenção deverá ser interpretada de maneira ampla, sendo sua a·)rangência determinadzi pelos termos das reivindicações anexas. 5 10 1/4 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de redução do teor de sílica reativa contida em bauxita para posterior utilização no processo Bayer, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - britagem para obtenção de grãos, de preferência, com dimensões inferiores a6mm; - adição de água com conseqüente obtenção de uma polpa; - adição à polpa de um óxido de metal alcalino ou de metal alcalino terroso com conseqüente ajuste do pH da polpa para um valor, de preferência, entre 8 e 14; - atrição por meio de rotação, de preferência, entre 20 a 1200 rpm por um tempo de condicionamento compreendido entre 5 e 120 minutos, de preferência, entre 5 e 30 minutos: e - deslamagem para a remoção da fração fina. 2. Processo de redução do teor de sílica reativa contida em bauxita para 15 posterior utilização no processo Bayer, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: 20 - britagem para obtenção de grãos, de preferência, com dimensões inferiores a6mm; - adição de água com conseqüente obtenção de uma polpa; - adição à polpa de um carbonato de metal alcalino ou de metal alcalino terroso com conseqüente ajuste do pH da polpa para um valor, de preferência, entre 8 e 14; - atrição por meio de rotação, de preferência, entre 20 a 1200 rpm por um tempo de condicionamento compreendido entre 5 e 120 minutos, de preferência, entre 25 5 e 30 minutos; e 30 - deslamagem para a remoção da fração fina. 3. Processo de redução do teor de sílica reativa contida em bauxita para posterior utilização no processo Bayer, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - britagem para obtenção de grãos, de preferência, com dimensões inferiores a6mm; - adição de água com conseqüente obtenção de uma polpa; 2/4 - adição à polpa de um hidróxido de metal alcalino ou de metal alcalino terroso com conseqüente ajuste do pH da polpa para um valor, de preferência, entre 8 e 14; - atrição por meio de rotação, de preferência, entre 20 a 1200 rpm por um 5 tempo de condicionamento compreendido entre 5 e 120 minutos, de preferência, entre 5 e 30 minutos; e - deslamagem para a remoção da fração fina. 4. Processo de redução do teor de sílica reativa contida em bauxita para posterior utilização no processo Bayer, caracterizado pelo fato de que compreende as 10 seguintes etapas: 15 20 - britagem para obtenção de grãos, de preferência, com dimensões inferiores a6mm; - adição de água com conseqüente obtenção de uma polpa; - primeira deslamagem para a remoção da fração fina; - adição à polpa de um óxido de metal alcalino ou de metal alcalino terroso com conseqüente ajuste do pH da polpa para um valor, de preferência, entre 8 e 14; - atrição por meio de rotação, de preferência, entre 20 a 1200 rpm por um tempo de condicionamento compreendido entre 5 e 120 minutos, de preferência, entre 5 e 30 minutos; e - segunda deslamagem para a remoção da fração fina. 5. Processo de redução do teor de sílica reativa contida em bauxita para posterior utilização no processo Bayer, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - britagem para obtenção de grãos, de preferência, com dimensões inferiores 25 a 6 mm; - adição de água com conseqüente obtenção de uma polpa; - primeira deslamagem para a remoção da fração fina; - adição à polpa de um carbonato de metal alcalino ou de metal alcalino terroso com conseqüente ajuste do pH da polpa para um valor, de preferência, entre 8 30 e 14; s 10 15 3/4 - atrição por meio de rotação, de preferência, entre 20 a 1200 rpm por um tempo de condicionamento compreendido entre 5 e 120 minutos, de preferência, entre 5 e 30 minutos; e - segunda deslamagem para a remoção da fração fina. 6. Processo de redução do teor de sílica reativa contida em bauxita para posterior utilização no processo Bayer, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - britagem para obtenção de grãos, de preferência, com dimensões inferiores a6mm; - adição de água com conseqüente obtenção de uma polpa; - primeira deslamagem para a remoção da fração fina; - adição à polpa de um hidróxido de metal alcalino ou de metal alcalino terroso com conseqüente ajuste do pH da polpa para um va lor, de preferência, entre 8 e 14; - atrição por meio de rotação, de preferência, entre 20 a 1200 rpm por um tempo de condicionamento compreendido entre 5 e 120 minutos, de preferência, entre 5 e 30 minutos; e - segunda deslamagem para a remoção da fração fina. 7. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 4, caracterizado 20 pelo fato de que o óxido de metal alcalino terroso consiste, de preferência, em óxido de cálcio (CaO). 8. Processo de acordo com uma das reivindicações 2 ou 5, caracterizado pelo fato de que o carbonato de metal alcalino consiste, de preferência, em carbonato de sódio (Na2COs)-25 9. Processo de acordo com uma das reivindicações 3 ou 6, caracterizado pelo fato de que o hidróxido de metal alcalino consiste, de preferência, em hidróxido de sódio (NaOH). 1 O. Processo de acordo com uma das reivindicações 3 ou 6, caracterizado pelo fato de que o hidróxido de metal alcalino consiste, de preferência, em hidróxido 30 de potássio (KOH). 11. Processo de acordo com uma das reivindicações 1, 4, ou 7, caracterizado pelo fato de que a concentração do óxido de cálcio (CaO) se situa na faixa de 0,1 a 10% mim, de preferência, na faixa de 1% a 2% mim. 4/4 12. Processo de acordo com uma das reivindicações 2, 5 ou 8, caracterizado pelo fato de que a concentração do carbonato de sódio (Na2C03) se situa na faixa de O, 1 mol/L a 1,5 mol/L, de preferência, na faixa de 0,9 mol/L a 1, 1 mol/L. 13. Processo de acordo com uma das reivindicações 3, 6, 9 ou 10, s caracterizado pelo fato de que a concentração do hidróxido de potássio (KOH) ou hidróxido de sódio (NaOH) se situa na faixa de O, 1 mol/L a 1,5 mol/L, de preferência, na faixa de 0,9 mol/L a 1, 1 mol/L. 14. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a fração fina compreende grãos com dimensões inferiores a 37 10 microns, de preferência inferiores a 20 microns. 15. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a deslamagem compreende, britagem, seguida da remoção da fração fina por hidrociclonagem ou por peneiramento. 16. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado 15 pelo fato de que a deslamagem compreende britagem, moagem semiautógena, seguida da remoção da fração fina por hidrociclonagem ou por peneiramento. 17. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a deslamagem compreende britagem, desagregação em tramei , seguida da remoção da fração fina por hidrociclonagem ou por peneiramento, e 20 moagem em moinhos conjugados barra-bola. 1/ 1 RESUMO Patente de invenção "PROCESSO DE REDUÇÃO DO TEOR DE SÍLICA REATIVA CONTIDA EM BAUXITA PARA POSTERIOR UTILIZAÇÃO NO PROCESSO BAYER" 5 A presente invenção se refere a um processo de redução do teor de sílica reativa contida em bauxita para posterior utilização no processo Bayer, compreendendo as seguintes etapas: britagem para obtenção de grãos, de preferência, com dimensões inferiores a 6 mm; adição de água para obtenção de uma polpa; adição à polpa de um óxido, carbonato ou hidróxido de metal alcalino ou de 1 o metal alcalino terroso com o objetivo de ajustar o pH da polpa para um valor, de preferência, entre 8 e 14; atrição da polpa, e deslamagem para a remoção da fração fina. Alternativamente, após a adição de água e obtenção da polpa, pode-se também fazer uma primeira deslamagem para a remoção da fração fina, em seguida 15 adiciona-se à polpa o óxido, carbonato ou hidróxido de metal alcalino ou de metal alcalino terroso, com o objetivo de ajustar o pH da polpa para um valor entre 8 e 14, e, posteriormente, efetua-se uma segunda deslamagem para a remoção da fração fina. 

Processo de redução do teor de sílica reativa contida em bauxita para posterior utilização no processo Bayer

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