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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Redução das perdas de zinco associadas aos processos de purificação do licor por cementação e de tratamento dos resíduos gerados da Votorantim Metais
Authors: Fernanda Diamantino Feijo
First Advisor: Virginia Sampaio T Ciminelli
First Referee: Versiane Albis Leao
Second Referee: Carlos Antonio de Morais
Third Referee: Adelson Dias de Souza
Abstract: A hidrometalurgia do zinco tem como característica marcante a exigência de uma purificação rigorosa do licor da lixiviação, com remoção de uma série de metais (Fe, Cu, Cd, Pb, Co, Ni, As, dentre outros) que afetam a etapa final de eletrorrecuperação. A purificação, na etapa de cementação, consome zinco metálico e gera resíduos classificados como perigosos. A procura de alternativas para minimizar o consumo de zinco e a geração de resíduos torna-se particularmente relevante diante de um cenário de lavra de minérios de mais baixos teores e com maior conteúdo de impurezas. Esses fatores pressionam no sentido da otimização de circuitos industriais, de forma a se manter uma relação favorável custos/preço das commodities minerais e a se minimizar o impacto ambiental. O presente trabalho visa reduzir as perdas de zinco associadas às etapas de processo de 'purificação do licor via cementação' e de 'tratamento dos resíduos de cementação', da usina da Votorantim Metais Zinco em Três Marias. Os resíduos gerados, da ordem 300t/mês implicam em uma redução de recuperação global da usina em aproximadamente 0,50-0,60%. Além das perdas, a geração desses resíduos resulta em importante passivo ambiental, e de custos decorrentes de armazenamento. O presente trabalho compreendeu duas etapas. Na primeira, buscou-se avaliar a etapa de 'purificação' do licor, de forma a se reduzir o consumo de zinco. Na segunda, buscou-se uma otimização do processo atual de 'tratamento dos resíduos de cementação', utilizando a metodologia Seis Sigma. Os estudos cinéticos mostraram que a partir do ajuste da granulometria de pó de zinco utilizado na etapa de purificação é possível se alcançar o nível de impurezas exigido em um tempo de residência de aproximadamente 90 min. Essas condições possibitam a eliminação da '2ª etapa de purificação do licor', com uma redução potencial de 23t Zn/mês, equivalente a 8,4% no consumo específico de pó de zinco da usina. O resultado da caracterização dos sólidos aponta para possíveis melhorias de processo, de forma a evitar o consumo excessivo de Zn metálico através de reações paralelas e favorecer a reação de cementação do Cu. Além disso, é vislumbrada a possibilidade de revisão da especificação dos níveis máximos de impurezas no eletrólito, o que aumentaria o potencial de ganho e impactaria diretamente na redução da perda de Zn resíduos. A otimização do processo de 'tratamento dos resíduos de cementação' foi alcançada com a aplicação da metodologia Seis Sigma, através de rigorosos controles identificados no planejamento de experimentos. Foi possível reduzir sensivelmente a variabilidade do processo, assim como a perda associada de zinco contido (em relação ao zinco alimentado na usina) de 0,48% para 0,102 0,026%. Na escala sigma, o processo atingiu um desempenho em nível de classe mundial, passando de 0,24 para 7 sigma. A recuperação de zinco dos resíduos foi de 68t Zn/mês, contribuindo com um aumento de 0,37% no rendimento global da usina e uma redução da quantidade de resíduos de 62%. A redução de 91t Zn/mês, nas duas etapas, equivale a uma receita de 496 mil US$/ano com a economia do pó de Zn e uma redução de custos de 781,052 mil US$/ano, com a redução do consumo de concentrado sulfetado importado.
Abstract: The present work aims at reducing the losses of zinc associated to the processes of "purification of the zinc sulfate solution by cementation" and "treatment of the cementation residues", in the Três Marias plant of the Votorantim Metals Zinc, MG. The generation of the residues,approximately 300t/month imply in a reduction of the overall zinc recovery of the plant in 0,50-0,60%. In addition to these losses, the generation of the ementationresidues results in important environmental liabilities, and in significant disposal costs. The present work involved two stages of investigation. The first one focused on the reduction zinc consumption in the "purification of the zinc sulfate solution by cementation". The second one aimed the optimization of the current "treatment of the cementation residues ",using the methodology Six Sigma. The kinetic studies showed that is possible to reach the required level of impurities within a residence time of 90 minutes with the adjustment of the particle size of zinc dust used in the stage of purification. These conditions allow theelimination of the "2nd stage of purification of the liquor", with a potential reduction of 23t Zn/mês, which is equivalent to 8.4% of the total zinc dust consumption in the plant. The results obtained in the analyses of the solid residues point to further possibilities of improvements of the purification process to decrease the consumption of metallic Znthrough parallel reactions and to favor the cementation of copper. The optimization of the process of "treatment of the cementation residues" was reached by the application of the methodology Six Sigma, through rigorous controls identified in the statistical planning of experiments. It was possible to reduce significantly the variability of the process as well as the associated losses of contained zinc (with respect to the zinc fed in the plant) from 0,48% to 0,102 ± 0,026%. In the sigma scale, the process reached a world-class level,increasing from 0,24 to 7 sigma. The zinc recovery from the residues was of 68t Zn/month,contributing with an increase of 0.37% in the overall yield of the plant and a 62% reductionof the amount of the residues. The reduction of 91t Zn/month, in the two stages of this investigation, is equivalent to an economy of 496,000 US$/year with Zn dust and a potential savings of 781,000 US$/year, with the associated reduction in the consumption of imported concentrate.
Subject: Engenharia metalúrgica
Engenharia de minas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/MAPO-7RLK2K
Issue Date: 16-Mar-2007
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