(2014, 02). Flotao do carvo.TrabalhosFeitos.com. Retirado 02, 2014, de http://www.trabalhosfeitos.com/ensaios/Flota%C3%A7%C3%A3o-Do-Carv%C3%A3o/47192817.html

Flotao Do Carvo

Introduo

O aproveitamento e valorizao das fraes finas resultantes dosprocessosde beneficiamento de carvo no Brasil sempre acompanharam as oscilaes de mercado e as mudanas na estrutura produtiva da indstria carbonfera. Essa indstria passou por grandes transformaes no incio da dcada de 90 do sculo passado, fruto principalmente das mudanas naspolticas econmicase deutilizao de recursosenergticos. O aproveitamento das fraes finas e ultrafinas por meio da tcnica de flotao, que representou no passado grande volumes produzidos, principalmente para o abastecimento da indstria de coqueificao de carvo, restringe-se atualmente apenas a trs empresas, localizado no Estado de Santa Catarina.Entretanto, em que pese o volume produzido comparativamente menor, o maior valor agregado dos materiais produzidos, bem como o maior aproveitamento desses subprodutos do carvo torna-se plenamente justificado, tanto em termos econmicos, quanto ambientais, proporcionando, entre outros benefcios, maior vida til das bacias de decantao e maior eficincia nas demais operaes unitrias de beneficiamento de finos, tais como na etapa de separao em mesas concentradoras e em espirais de Humpheys.

Processo De Flotao De CarvoAs camadas de carvoexistentes no RioGrande do Sul, por no possurem fraes finas com caractersticas superficiais favorveis para a recuperao pelo processo de flotao, pelo menos conforme o conhecimento tcnico e as variveis econmicas atuais, no motivaram a instalao em escala industrial de unidades de flotao dos finos gerados no processo de beneficiamento. No que se refere ao Estado de Santa Catarina, o modelo de beneficiamento era realizado da seguinte forma:O pr-beneficiamento era realizado em lavradores construdos junto s unidades de extrao para a produo de um carvo pr-lavado (granulometria maior que 0,60mm) e enviado ao lavrador de Capivari (LAVACAP) na cidade de Capivari de Baixo, para separao das fraes de carvo metalrgico das demais fraes de carvo mineral (MULLER ET AL, 1987). Esta usina de beneficiamento pertencia empresa CSN CompanhiaSiderrgica Nacional. A frao metalrgica era obrigatoriamente comprada pelaindstria siderrgicanacional, sendo o carvo CE 5.200 (com poder calorfico de 5.200 kcal/kg) destinado principalmente a indstria cimenteira, e o CE 4.500 ( com poder calorfico de 4.500 kcal/kg) usado na gerao de energia no complexo termoeltrico em Capivari de Baixo. Como este modelo de entrega de carvo ao LAVACAP no remunerava as fraes finas, ocorria naregio um interesse de recuperao nos pr-lavadores das fraes menor que 0,60 mm, principalmente da frao metalrgica, que era obtida pelo processo de flotao em clulas convencionais e atendia o mercado das coquerias locais. As fraes energticas finas eram descarregadas em bacias de decantao, pois, possuam um preo de venda no muito interessante, ou eram comercializados com a indstria cimenteira e tambm com outros mercados com baixo consumo, tais como cermica e indstrias de alimentos.

Aps 1990, a desregulamentao do setor carbonfero, as empresas siderrgicas no tendo mais a obrigao de consumir o carvo metalrgico e deixando de compr-lo, resultou em mudana no modelo existente, e culminou no fechamento do LAVACAP e o fornecimento diretamente dos lavadores das mineraes ao mercado consumidor (SANCHESZ ET AL, 1993; NASCIMENTO & SOARES, 2001). Com isto ocorreu uma mudana na cultura das empresas, que foram obrigadas a estruturar seus departamentos de vendas e principalmente, buscar alternativas de mercado alm do fornecimento de carvo para o complexo termoeltrico. Desde essa poca e ate os dias atuais muitas outras alteraes ocorreram, inclusive com uma reduo da extrao de carvo na camada Barro Branco e o aumento da explorao da camada Bonito, que no apresenta as mesmas caractersticas favorveis ao processo de flotao atualmente utilizado pelas empresas da regio.No perodo anterior, os preos e a qualidade do carvo produzido no Brasil eram estabelecidos pelo Governo. No havia estmulos para a melhoria da qualidade do carvo lavado, pois este tinha consumo obrigatrio, por lei, bem como sua qualidade e preos. Extensos estudos foram feitos (PAULO ABIB, 1976) e demonstrou a possibilidade de se reduzir os teores de cinzas e de enxofre tanto do carvo catarinense como dos carves gacho e paranaense.Outro fator importante que determinou o fechamento de coquerias, principais responsveis pelo consumo do carvo metalrgico flotado, foi oscilao do mercado nacional de coque, que recebeu grande influencia da importao de coque produzido na china e que chegava ao Brasil, com qualidade irregular, porem com preos altamente competitivos com o coque aqui produzido. Dessa forma, todos esses fatores em seu conjunto fizeram com que a maioria das empresas paralisasse as suas atividades de flotao de finos de carvo.Atualmente, os finos produzidos pela empresas que utilizam processos de flotao para obteno de carvo metalrgico, so destinados produo de coque em coquerias locais, para a produo de carvo do tipo Cardiff, utilizado em fundies e carvo modo para injeo em fornos como alternativa de combustvel para misturar ao leo combustvel, principalmente em mercados distantes de centros consumidores, nos quais se torna competitivo o uso do carvo mineral, mesmo com os altos custos de transportes rodovirios, isto em funo do elevadopoder calorficodo carvo produzido (TABOADA, 2005).

MECANISMOS ATUANTES NA FLOTAO DE CARVO

Os carves betuminosos constituem um dos exemplos clssicos de substncia naturais flotveis apenas com o auxlio de espumantes, sem a necessidade do uso de coletor. Esta flotabilidades natural decorre da sua estrutura qumica, constituda de hidrocarbonetos de cadeia muito longa e estruturas cclicas.Os reagentes utilizados hidrocarbonetos lquidos, derivados de petrleo no so coletores no sentido estrito do termo. Quando muito, poderiam ser chamados de reforadores da hidrofobicidade. A superfcie do carvo betuminoso j naturalmente hidrofbica. Estes produtos apenas reforam este carter.Estes hidrocarbonetos, geralmente querosene ou diesel, so emulsinonados e adicionados polpa. Eles adsorvem sobre a superfcie do carvo por adeso. o que se chama de squeezing out effect ou efeito de segregao: tanto carvo como leo tm maior atrao entre si pela fase aquosa. Resulta que os leos so segregados da fase aquosa, indo se depositar na superfcie carbonosa e assim reforando a coleta.Isto se torna importante na medida em que a superfcie do carvo esteja oxidada ou contaminada com outras espcies minerais, como o caso do carvo brasileiro. convico generalizada que alguns espumantes, especialmente o leo de pinho, tenham ao coletora sobre o carvo. Como os espumantes so molculas polares-no polares, pode haver uma atrao eltrica entre a poro polar da molcula e os stios portadores de minerais na superfcie do carvo, caracterizando assim um efeito coletor. Outros autores, entretanto, atribuem este resultado apenas consistncia da espuma, que - com o leo de pinho seria capaz de arrastar mecanicamente partculas carbonosa (CHAVES, 1983). O metil-isobutil-carbinol que gera espumas mais ralas tem, via de regra, menor recuperao mssica, mas fornece flotados de menor teor de cinzas.Nesta ordem de idias, a oxidao do carvo e a presena de partculas minerais inicas intercrescidas com o carvo prejudicam a seletividade da flotao.So usados depressores para os minerais de ganga: para a pirita cal, cloretos de sdio ou potssio, cloreto frrico, para os minerais silcios, silicato de sdio.CHAVES, 1983, mostrou que a cintica muito importante para a seletividade da flotao de carves. Isto porque inicialmente flotam as partculas de carvo mais puro. medida que evolui o processo, comeam a separa partculas cada vez mais impuras. Em termos ideais, para um tempo de flotao infinito, flotariam todas as partculas presentes (IMAIZUMI, 1963). um caso nico de flotao com cintica varivel. A prtica da flotao de carves tambm tem peculiaridades muito prpria, diferentes das prticas das substncias minerais (CHAVES, 1983):Usualmente a flotao feita em apenas um estagio. Raramente se faz cleaner e mais raramente ainda scavenger.A flotao dos carves opera com granulometria muito mais grossa que as dos minrios. Isto se deve ao baixo peso especifico do carvo.A flotao do carvo opera com diluies extremamente altas se comparada com as usinas da ordem de 3 a 8% em peso.A velocidade de flotao (cintica) varia com o rank do carvo, cresce conforme melhora a aerao da polpa e aproximadamente constante nas polpas diludas. Ela cai quando a porcentagem de slidos excede 13 %.

A operao de flotao uma operao auxiliar num circuito brasileiro de beneficiamento de carvo, onde o processo principal o de concentrao densitria em jigue. Dessa forma, o objetivo da flotao em uma usina de beneficiamento de carvo mineral apenas o de aumentar a recuperao de finos metalrgicos, sendo que as fraes finas no metalrgicas so recuperadas por processos densitrios que possuem menor custo e no necessitam do uso de reagentes qumicos, portanto, com menores riscos ao meio ambiente.O circuito de flotao de carvo costuma ser extremamente simples. Usualmente h apenas um estgio rougher, raramente se usa um estagio adicional. Acresce o fato de que a flotao do carvo feita em diluies extremamente altas, o que acarreta a necessidade de um grande volume de clulas. Estudos desenvolvidos por vrios autores propuseram melhorias nos circuitos de beneficiamento de finos de carvo mineral, buscando tanto maior recuperao das fraes carbonosas finas e ultrafinas, quanto reduo nos teores de cinzas.O enxofre contido no carvo pode estar sob a forma de enxofre orgnico, ligado matriz orgnica e enxofre inorgnico, principalmente enxofre pirtico, disperso na poro orgnica e inorgnica do carvo. No entanto, somente o enxofre pirtico possvel de ser removido por processos fsicos de concentrao e por flotao. A coleta de partculas hidrofbicas (ou previamente hidrofobizadas pela ao de reagentes coletores) por bolhas de ar em suspenso aquosa envolve basicamente a substituio de uma interface slido/lquido por outra do tipo lquido/gs. Por outro lado, a passagem de um fluxo de ar atravs de uma polpa que contenha partculas hidrofbicas no condio suficiente para promover tal substituio e efetivar a flotao das mesmas. Na realidade, o sucesso de tal operao demanda a ocorrncia sucessiva de alguns eventos que se tornam bastantes favorecidos na presena de reagentes qumicos conhecidos como agentes coletores e espumantes.A separao da pirita da matria carbonosa, atravs de flotao, pode ser feita pela utilizao da diferena em suas cinticas de flotao do carvo e depresso da pirita ou pela depresso do carvo e flotao da pirita. Para maior seletividade na separao por flotao de minerais como o carvo, importante identificar os mecanismo principais de gerao de carga na interface mineral soluo aquosa. A determinao do potencial zeta das partculas minerais leva a uma melhor compreenso, em muitos dos seus aspectos fundamentais, dos mecanismos de adsoro de surfatantes na superfcie dos minerais.

REAGENTES UTILIZADOS NA FLOTAOAo longo dos anos varias alternativa foram testadas e utilizadas por perodos em que os preos de mercado eram competitivos. Um dos espumantes utilizados com melhor desempenho na flotao de carvo foi o metil isobutil carbinol, entretanto, devido a uma relao de custo-benefcio desfavorvel acabou sendo substitudos pelo leo de pinho, que at hoje usado na flotao do carvo. Outros espumantes sintticos tambm j foram testados na flotao de finos de carvo, mas, da mesma forma que os espumantes convencionais, em funo dos valores unitrios relativamente baixos dos finos flotados de carvo, terminaram por no terem o seu uso viabilizado emescala industrial. O leo diesel o coletor mais amplamente utilizado na flotao de carvo, em funo do seu desempenho, apesar do seu custo crescente atual.As dosagens que a Metropolitana usa so as seguintes:leo de pinho: 200g/t de alimentao na flotao;leo diesel: 950 g/t de alimentao na flotao.

DESAFIOS E PROBLEMAS OPERACIONAIS NA FLOTAO DE CARVOOs principais problemas tcnicos que ainda persistem e precisam ser enfrentados para a melhoria do processo de flotao de carvo so os seguintes:1- Dificuldade de flotao de partcula com granulometrias grossa (acima de 0,60 mm), e que possuem recuperao muito baixa. Este fator muito importante porque de extrema dificuldade manter as telas de desge da sada do jigue em condies de fluxo normal;

2- Flotao da pirita, principalmente das fraes ultrafinas. Os processos de recuperao de finos deveriam ao Maximo explorar a diferena de peso especifico entre as partculas (processos densitrios) para que, numa fase final, e aps a eliminao dessas fraes pesadas de pirita, se fizesse o uso da flotao para recuperao de fraes ultrafinas de carvo, que na maioria das unidades hoje so descartadas.

3- Dificuldade do controle da concentrao de slidos na alimentao da flotao: necessidade de recirculao de guas no processo de beneficiamento de carvo, mas que termina gerando um desgaste excessivo nos equipamentos devido ao processo de corroso em funo do baixo ph, devido dissoluo da pirita, somado abrasividade do carvo; a etapa de hidrociclonagem que antecede a flotao necessita de um controle rigoroso em termos de concentrao em slidos, e contribui para uma elevao no custo de manuteno e reposio de peas e equipamentos.

4- Gerao e controle de efluentes: so gerados efluentes contendo os reagentes utilizados no processo e que precisam ser tratados e recirculados com vistas a sua adequao aos parmetros de lanamento de efluentes conforme a legislao ambiental.