I. Posicionamento do Processo e Cenários de Aplicação
A desidratação do minério de cobre é uma etapa fundamental em plantas hidrometalúrgicas/concentradores de cobre. As centrífugas decantadoras são utilizadas principalmente para a separação sólido-líquido e a desidratação da torta de filtração da polpa de minério, com os seguintes principais cenários de aplicação:
Desidratação de rejeitos de flotação: Tratamento da polpa de rejeitos após a flotação, separação da fase aquosa para reciclagem e redução do teor de umidade da fase sólida (torta de filtração) para atender aos requisitos de transporte e estocagem.
Desidratação de Resíduos de Lixiviação: Manuseio da escória após lixiviação em pilha/lixiviação por agitação, recuperação do lixiviado residual da escória e redução do custo do tratamento ambiental subsequente.
Espessamento e Desidratação do Concentrado: Realização de desidratação profunda na polpa de concentrado de cobre para atender aos padrões de teor de umidade para secagem, transporte ou fundição do concentrado (o teor de umidade da torta de filtração geralmente deve ser de 10% a 18%).
Desidratação de lodo no tratamento de águas residuais: tratamento de lodo bioquímico/físico-químico proveniente de águas residuais do processamento mineral/águas residuais contendo metais pesados, visando a redução do lodo.
II. Princípio Fundamental de Funcionamento
Através da força centrífuga gerada pela rotação em alta velocidade, as centrífugas decantadoras fazem com que as partículas sólidas (minerais de cobre e ganga) na polpa de minério se depositem rapidamente na parede interna do tambor. A diferença de velocidade entre a rosca transportadora e o tambor empurra continuamente a fase sólida para a extremidade cônica do tambor para descarga (formando uma torta de filtração desidratada); a fase líquida é descarregada através da porta de transbordamento na extremidade maior do tambor, realizando a separação sólido-líquido e a desidratação.
Para polpa de minério de cobre com alta densidade e forte abrasividade, geralmente são adotadas centrífugas decantadoras com grande relação comprimento/diâmetro e materiais resistentes ao desgaste, equipadas com um sistema de controle de velocidade diferencial para ajustar com precisão a velocidade de empurrar, garantindo a eficiência da desidratação e a vida útil do equipamento.
III. Parâmetros de seleção principais e configuração recomendada (especial para desidratação de minério de cobre)
| Item de parâmetro | Configuração recomendada | Observações |
| Capacidade de processamento | Ajustada de acordo com a concentração da polpa, geralmente de 20 a 80 m³/h por unidade; várias unidades podem operar em paralelo em minas de cobre de grande escala (por exemplo, configuração em cluster de 37 unidades). | A capacidade de processamento ideal é alcançada quando a concentração da polpa é de 30% a 40%. |
| Relação comprimento-diâmetro do tambor | ≥4,0 (ex.: 4,2, 4,5) | Quanto maior a relação comprimento/diâmetro, maior o tempo de residência e melhor o efeito de desidratação. |
| Seleção de Materiais | Tambor/rosca: Aço inoxidável duplex 2205/2507 ou revestimento resistente ao desgaste de carboneto de tungstênio; Carcaça: Aço inoxidável 316L; Vedações: Materiais resistentes à polpa e a ácidos (ex.: borracha nitrílica, fluoroborracha) | A polpa de minério de cobre contém partículas abrasivas e meios ácidos, portanto, a resistência ao desgaste e à corrosão deve ser aprimorada. |
| Sistema de controle de velocidade diferencial | Diferencial com regulagem de velocidade por frequência variável (por exemplo, diferencial de engrenagem planetária), com faixa de velocidade diferencial ajustável de 0 a 30 rpm. | Adapta-se a diferentes concentrações de polpa e distribuições de tamanho de partículas, garantindo a descarga uniforme da torta de filtração. |
| Índice de Desidratação | Teor de umidade da torta de filtração: 12%–18% (concentrado), 18%–25% (rejeitos); Clareza do líquido: Sólidos suspensos ≤ 100 mg/L | Pode ser otimizado ajustando a velocidade de rotação, a velocidade diferencial e a concentração de alimentação. |
| Grau de proteção/à prova de explosão | ATEX/IECEx Zona 2 (se houver envolvimento de meios inflamáveis e explosivos), proteção IP54/IP55. | É necessária proteção contra poeira e chuva para concentradores externos. |
IV. Vantagens da Aplicação
Operação contínua com grande capacidade de processamento: operação ininterrupta 24 horas por dia, 7 dias por semana, com uma capacidade de processamento por unidade que supera em muito a das prensas de filtro de placas e molduras e das prensas de filtro de correia, adequada para produção em larga escala em grandes minas de cobre.
Alto grau de automação: Controle totalmente automático da alimentação, velocidade de rotação, velocidade diferencial e descarga de escória, reduzindo a intervenção manual e os custos operacionais.
Excelente efeito de desidratação com filtrado reciclável: Baixo teor de umidade da torta de filtração, facilitando o transporte e o armazenamento; alta claridade do filtrado, que pode ser reutilizado diretamente no processo de processamento mineral para viabilizar a reciclagem de recursos hídricos.
Área reduzida: Comparado com os equipamentos tradicionais de filtro prensa, ocupa uma área menor com a mesma capacidade de processamento, sendo ideal para a otimização da localização de concentradores.
Ampla adaptabilidade: Capaz de processar polpa de minério de cobre com diferentes concentrações (10%–45%) e tamanhos de partículas (0,01–1 mm), com forte adaptabilidade às flutuações da polpa.
V. Precauções para aplicação no local
Pré-tratamento da polpa:
Antes da alimentação, impurezas de partículas grandes (por exemplo, pedras maiores que 5 mm) devem ser removidas através de grades/hidrociclones para evitar danos ao transportador helicoidal e ao tambor.
Se a polpa apresentar alta viscosidade (por exemplo, contendo minerais argilosos), uma pequena quantidade de floculante (por exemplo, poliacrilamida PAM) pode ser adicionada para melhorar a eficiência da sedimentação e o efeito de desidratação.
Operação e manutenção de equipamentos:
Inspecione regularmente o estado de desgaste dos revestimentos/forros resistentes ao desgaste e substitua-os em tempo oportuno.
Substitua regularmente o óleo lubrificante e as vedações para evitar vazamentos de líquidos e falhas no equipamento.
Estabelecer um registro de operação do equipamento, anotando parâmetros como concentração da alimentação, velocidade de rotação, velocidade diferencial e teor de umidade da torta de filtração para facilitar a otimização do processo.
Proteção e segurança ambiental:
O filtrado deve ser testado para atender aos padrões antes de ser reutilizado ou descartado, a fim de evitar a contaminação por metais pesados.
Devem ser tomadas medidas de redução de ruído e prevenção de vibração durante a operação do equipamento, e os operadores devem usar equipamentos de proteção individual.
Caso sejam tratados meios tóxicos como o cianeto, devem ser instalados equipamentos de proteção individual e de tratamento de emergência adequados.
VI. Referência de Caso Típico
Uma empresa de minério de cobre na Holanda adotou 37 centrífugas decantadoras de grande diâmetro (feitas de aço inoxidável duplex, com capacidade de processamento de 50 m³/h por unidade) para a desidratação de rejeitos de flotação. O teor de umidade da torta de filtração foi mantido estável entre 16% e 18%, e a taxa de reutilização do filtrado atingiu 95%, o que reduziu significativamente o consumo de água e os custos de transporte de rejeitos.
