Unidade de processamento de caulim avalia solução para selênio
Caso

Unidade de processamento de caulim avalia solução para selênio

No início de 2020, a Höganäs concluiu um teste de várias fases com duração de dois meses para a remoção de selênio na unidade de processamento KaMin, próxima a Augusta, em GA. Os testes demonstraram que o processo Cleanit®-LC+ foi capaz de tratar com sucesso efluentes com concentrações de selênio de até 83 ug/l, reduzindo-as para menos de 8,4 ug/l. Esses resultados foram alcançados apesar das altas concentrações de contaminantes secundários de sulfato, sílica e TSS. Como resultado dos testes, melhorias no pré-tratamento estão em andamento no local, a fim de apoiar uma segunda rodada de testes-piloto de validação no início de 2022.

Caulim e selênio - um desafio singular

Com a crescente demanda por suprimento e qualidade da água, o estado da Geórgia está adotando limites mais rigorosos de descarga em vias fluviais estaduais. O selênio, um mineral de ocorrência natural em solos e águas subterrâneas em toda a Geórgia Central, é um subproduto encontrado na água gerada durante o processo de mineração e beneficiamento do caulim. Como resultado, a indústria de mineração de caulim é desafiada a abordar novos limites de descarga de selênio de 5 ug/L (ppb), com limites mais restritivos esperados nos próximos anos.

Em resposta ao desafio por vir, os principais membros da Georgia Mining Association estão colaborando para encontrar uma solução para o tratamento de selênio. No início de 2021, a Höganäs se uniu à KaMin Performance Minerals (KaMin) para demonstrar o processo Cleanit-LC+ em suas instalações perto de Wrens, GA.

Em janeiro de 2021, a Höganäs realizou com sucesso testes em escala laboratorial do meio filtrante Cleanit-LC+, usando os efluentes oriundos dos processos da KaMin para demonstrar a remoção de selênio, de aproximadamente 15 ug/L para menos de 5 ug/L. Com base nos resultados positivos, a KaMin concluiu, posteriormente, que o processo Cleanit-LC+ seria melhor aplicado às concentrações mais altas de selênio, mas com vazões mais baixas no efluente de seu sistema interno de recirculação de água de processo. Neste local, as concentrações de selênio poderiam ser reduzidas de aproximadamente 35 ug/l para abaixo de 12 ug/l, para serem misturadas e diluídas com outros efluentes antes da descarga.

A robusta química do Cleanit-LC+ 

Os testes-piloto foram realizados em duas fases, a fim de avaliar o desempenho do sistema Cleanit sob diferentes condições de afluentes e de operação. A rodada inicial dos testes-piloto nas instalações começou em maio de 2021 e se mostrou desafiadora desde o início. Nos afluentes do fluxo interno de resíduos, a concentração de selênio variou de 17 a mais de 83 ug/L em valores de pH tão baixos quanto 3,1. O mais preocupante é que o fluxo de entrada para a unidade piloto foi acompanhado por concentrações muito altas e amplamente variáveis de contaminantes secundários de sílica, alumínio total, fósforo, sulfato e TSS.

Felizmente, a exclusiva química dos meios filtrante de ferro Cleanit-LC+ permitiu que a equipe de engenharia da Höganäs desenvolvesse uma combinação altamente eficaz de etapas de pré-tratamento, operação e recondicionamento dos meios para ter êxito. O gerenciamento eficaz da sílica, alumínio e fósforo reduziu ou eliminou preocupações relacionadas à passivação do meio. Além disso, a cinética geral da reação foi mantida, uma vez que o meio Cleanit-LC+ praticamente não é afetado pela presença de sulfato – um elemento-chave para o seu sucesso.

Duas fases do teste piloto foram conduzidas para avaliar diferentes condições operacionais para o processo. As concentrações de selênio afluente durante a fase 1 do teste variaram de 3,5 ug/l a 83 ug/l, com uma média geral de 60,1 ug/L. Aproximadamente 49% de remoção de selênio foi obtida durante esse período para fornecer uma concentração média de efluente de 30,5 ug/L. O desempenho menor do que o esperado durante esse período é atribuído às concentrações muito altas de alumínio e sílica no afluente que resultou da operação instável do clarificador.

Como consequência, o sistema piloto foi capaz de operar sob condições muito difíceis em duas fases diferentes dos testes piloto, ao mesmo tempo em que alcançou níveis muito altos de remoção de selênio. Todos os testes e resultados foram apoiados pelo laboratório analítico de última geração em Cary, NC, onde as amostras diárias eram enviadas para análise e geração de relatórios dentro de cerca de 24 horas após o recebimento.

Resultados 

Durante todo o curso do teste, a concentração de selênio no afluente variou de 40 a 83 ug/L, com uma média total ponderada de tempo de aproximadamente 60 ug/l. A eficiência média de remoção de selênio durante a fase I do teste foi de 49,2% a aproximadamente 30 ug/l, devido à alta carga de sólidos e à operação instável do clarificador de pré-tratamento localizado a montante. A partir desses resultados, vários parâmetros operacionais foram alterados na fase II do teste piloto.

Na Fase II do teste piloto houve um pré-tratamento mais estável a partir do clarificador a montante do sistema piloto, para incluir períodos com e sem recirculação interna. Ao longo do período dos testes da fase II "com recirculação", a concentração média de Se no afluente e efluente foi de 29,5 ug/L e 8,4 ug/L, respectivamente, resultando, aproximadamente, em uma remoção de 72% de Se. O teste-piloto realizado durante o período "sem circulação" foi ligeiramente menor devido ao menor tempo de contato e menor vazão nos meios Cleanit-LC+ com afluente e efluente foram 23,8 ± 4,5 ug/L e 12,5 ± 3,9 ug/L, respectivamente. A avaliação laboratorial dos meios, na conclusão dos testes, revelou que ao menos 60-75% da capacidade restante de remoção de Se ainda estava disponível, se utilizado uma melhor clarificação a montante e remoção de sólidos antes do sistema Cleanit-LC+. Com base nesses resultados, a instalação da KaMin está concluindo reparos no equipamento de pré-tratamento do clarificador existente no local e uma rodada subsequente de testes piloto de validação está programada.

Conclusão

De maneira geral, os testes-piloto nas instalações da KaMin demonstraram que o processo Cleanit-LC+ foi capaz de tratar com sucesso concentrações de selênio afluentes de até 83 ug/l, reduzindo-as para menos de 8,4 ug/l. Esses resultados foram alcançados apesar das condições de pré-tratamento muito difíceis, com concentrações de sólidos suspensos totais no afluente de até 4.273 mg/l. Os testes também demonstraram a remoção consistente do selênio, mesmo na presença de altas concentrações de sulfato, sílica e outros contaminantes secundários que tornam os meios e sistemas de tratamento competitivos inacessíveis e/ou ineficazes. A avaliação pós-teste do meio Cleanit-LC+ revelou que até 75% de capacidade adicional de remoção de selênio estava disponível, com melhor remoção de sólidos suspensos totais no sistema piloto. Como resultado dos testes, estão ocorrendo melhorias no pré-tratamento nas instalações e uma rodada subsequente de testes piloto confirmatórios está programada para breve.

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