Sistema de tanque de água de transbordamento do espessador com design à prova de fugas
Visão geral das informações básicas
Tanque de transbordamento do espessador
Tanque de água de transbordamento do clarificador-espessador- Material armazenado: Água de transbordamento do espessador, Água de processo, Água industrial reciclada, Água contaminada com lamas, Efluente do tanque de sedimentação
- Número de silos: 4 conjuntos
- Tipo de silo: Depósito de aço em espiral
- Dimensões do silo: Φ25 m × H8,62 m (2 conjuntos); Φ10 m × H8 m (2 conjuntos)
- Diâmetro do silo: 25 m
- Altura do silo: 8,62 m
- Capacidade máxima de um único silo: Aprox. 4 231 m³
- Capacidade total de armazenamento: Aprox. 9 714 m³
Configuração da aplicação e do sistema
Depósito de armazenamento de água de transbordamento 
Sistema industrial de tanques de retenção de águas de escoamento- Sistema de recolha de transbordamento do espessador: conduta de descarga, bacia do canal de recolha, unidade de separação para pré-tratamento de sedimentos.
- Sistema de transferência e armazenamento de água de processo: bombas de transferência para clarificação de lamas, tanques tampão, sistema de controlo do equilíbrio hidráulico.
- Sistema de interface para separação sólido-líquido: unidades de optimização da sedimentação, conduta de retorno de lamas de interface, optimização da clarificação.
- Sistema de Proteção contra a Corrosão e Fugas: revestimento anticorrosão, vedação de placas, monitorização do controlo de fugas.
- Sistema de Monitorização e Controlo da Qualidade da Água: sensores de turbidez, radares de nível, interface SCADA para pH.
Setores e Clientes-alvo
- Setores de aplicação: Indústria Mineira, Tratamento de Minerais, Processamento Metalúrgico, Tratamento de Águas Residuais Industriais, Sistemas de Reciclagem de Água
- Clientes-alvo: Empresas mineiras, instalações de tratamento de minerais, empresas metalúrgicas, empreiteiros EPC de tratamento de água, projetos de engenharia ambiental industrial
Características do armazenamento de água de transbordamento do espessador
| Material | Densidade aparente típica | Características de armazenamento |
|---|---|---|
| Água de transbordamento do espessador | ~1,00 t/m³ | Contém sólidos finos em suspensão. Para o controlo de sedimentos e para evitar a sedimentação durante o armazenamento, é necessário que haja estabilidade hidráulica nos tanques de armazenamento. |
| Água de processo | ~1,00 t/m³ | Água reciclada proveniente de processos industriais. Exige uma qualidade estável e sistemas de armazenamento e controlo resistentes à corrosão. |
| Água contaminada por lamas | 1,05–1,20 t/m³ (mistura equivalente) | Contém partículas finas de sedimento e é propenso à sedimentação, pelo que requer agitação ou circulação. |
| Água industrial reciclada | ~1,00 t/m³ | Requer condições físico-químicas estáveis e deve possuir uma vedação hermética para controlar a perda de qualidade da água e evitar a contaminação. |
| Efluente do tanque de decantação | ~1,00 t/m³ | Água parcialmente clarificada, que requer um tratamento final de aperfeiçoamento e monitorização antes da reutilização ou descarga. |
Desafios de engenharia nos sistemas industriais de armazenamento e recuperação de águas de escoamento na mineração
As instalações industriais de exploração mineira e de tratamento de minerais geram cerca de 30 – 65% da sua água de processo total como água de transbordamento do espessador. Para evitar ineficiências operacionais, a água de transbordamento do espessador tem de ser recolhida e reutilizada. Por conseguinte, em sistemas de água de circuito fechado, um reservatório de água de transbordamento do espessador é um componente crítico do buffer que determina a recuperação de água e a estabilidade hidráulica da central.
Tanque de armazenamento de águas residuais industriais
Nos projetos modernos de mineração em regime de EPC, os sistemas de recuperação de água de processo são concebidos para reutilizar 70 – 90% da água, reduzindo assim significativamente a necessidade de água doce. No entanto, a conceção do tanque enfrenta dificuldades devido às variações na concentração de sólidos (que podem variar entre 200 – 2 000 mg/L de sólidos em suspensão) devido ao controlo da sedimentação e da corrosão. Assim, um reservatório de armazenamento de água de transbordamento deve ser concebido para suportar variações nas condições da pasta, garantindo simultaneamente estabilidade hidráulica e durabilidade.
Para aplicações mineiras e industriais que exigem uma expansão flexível da capacidade de armazenamento, um sistema de silos modulares Esta abordagem pode proporcionar soluções estruturais adaptáveis que garantem uma instalação eficiente e fiabilidade operacional a longo prazo.
Lógica de conceção integrada de vedação e controlo da corrosão para tanques de água de transbordamento de espessadores de aço
Um tanque de armazenamento de água resistente à corrosão, destinado a aplicações mineiras, deve ser concebido para resistir tanto a deterioração química e mecânica. Numa instalação de concentração típica, a água de transbordamento pode conter cloretos e sulfatos em quantidades significativas que, na ausência de medidas de mitigação, podem causar corrosão grave.
Proteção integrada contra a corrosão e base de projeto para tanques de água de transbordamento de espessadores
| Camada de Design | Parâmetro de engenharia | Gama típica / Especificações | Função de Engenharia |
|---|---|---|---|
| Gravidade da composição química da água | Teor de cloreto | ≤ 500 mg/L | Determinam-se a taxa de corrosão e a escolha do revestimento. |
| Gravidade da composição química da água | Teor de sulfato | ≥ 1 000 mg/L | Acelera a corrosão localizada. |
| Conceção de estruturas de aço | Margem de corrosão | 1,5–3,0 mm | Compensa a perda de metal ao longo do tempo. |
| Sistema de Proteção Interna | Espessura do revestimento (epóxi/borracha) | 2–5 mm | Prevenção de ataques químicos. |
| Proteção eletroquímica | Potencial de proteção catódica | ≤ -850 mV (Cu/CuSO₄) | Proteção contra a corrosão eletroquímica. |
| Condição de dimensionamento hidráulico | Variação da altura de coluna de água | 3–12 m | Determina a forma como a tensão se distribui pelas paredes. |
| Escala estrutural | Diâmetro do tanque | 20–60 m | Determina a espessura que a carcaça deve ter e a quantidade de reforço necessária. |
| Controlo da Estabilidade do Processo | Tempo de permanência do fluxo | 4–12 h | Assegura que a qualidade do overflow se mantém estável. |
É evidente que, para conceber um tanque de armazenamento de águas residuais industriais destinado a receber o transbordamento de um espessador, é necessária uma combinação de engenharia estrutural, hidráulica e de materiais é necessário. A conceção não pode centrar-se exclusivamente na seleção do aço. Exige também uma conceção adequada dos revestimentos, dos revestimentos protetores e da margem de corrosão, enquanto sistema integrado.
Uma fonte fiável fornecedor de soluções completas para silos pode apoiar estratégias personalizadas de engenharia de materiais e de fabrico para projetos de armazenamento industrial em que a resistência à corrosão e os requisitos do processo têm de ser integrados.
Estratégia de Engenharia de Materiais e Sistemas de Proteção
- Margem de corrosão. Normalmente entre 1,5 e 3,0 mm, dependendo da agressividade da composição química da água.
- Forros. Utilizam-se epóxi e borracha para reduzir a exposição do aço.
- Proteção catódica. Obtido através da manutenção de um potencial do aço inferior a -850 mV (referência Cu/CuSO₄).
Estas camadas de conceção garantem um desempenho fiável do tanque em condições de composição química da água de processo altamente variável, típicas das operações mineiras.
Considerações sobre a interação entre cargas hidráulicas e estruturais
- Variação do nível de água no projeto: Em grandes sistemas de transbordamento, a altura manométrica projetada situa-se normalmente entre 3 e 12 metros.
- Variações no diâmetro do tanque: Nas instalações industriais de exploração mineira, os tanques podem ter um diâmetro que varia entre os 20 e os 60 metros.
- Tempo de permanência do fluxo: Para facilitar a distribuição uniforme dos sólidos em suspensão, o tempo de permanência ideal é de 4 a 12 horas.
Uma integração inadequada entre o projeto hidráulico e o projeto estrutural conduz à falha dos revestimentos e à erosão em áreas sujeitas a elevada abrasão, devido a concentrações de tensões.
Estas camadas de conceção garantem um desempenho fiável do tanque em condições de composição química da água de processo altamente variável, típicas das operações mineiras.
Dinâmica da corrosão e da abrasão da água de transbordamento com elevado teor de sólidos
Durante o transbordamento do espessador, as pastas com elevado teor de sólidos podem atingir taxas de desgaste prejudiciais nas zonas de entrada.
- Na ausência de revestimentos protetores, uma taxa de desgaste típica devida à erosão por lamas pode situar-se entre 0,1 e 0,5 mm/ano em áreas de aço desprotegidas.
- Uma concentração aproximada de sólidos na pasta situa-se entre 0,5 e 3,01 TP6T no processo de espessamento, dependendo da eficiência do espessador a montante.
- Normalmente, a turbulência localizada conduz a um aumento da tensão de cisalhamento na parede de 20 a 40% no ponto de entrada.
Quando as medidas de controlo hidráulico e de abrasão não são devidamente implementadas, a corrosão e a abrasão conduzem a uma grave degradação das estruturas num curto espaço de tempo.
Controlo da sedimentação e da estratificação em tanques de grande diâmetro
A sedimentação de partículas devido ao fluxo estagnado pode constituir um problema em grandes sistemas industriais de tanques de transbordamento. No caso de tanques com um diâmetro superior a 40 m, as zonas de estagnação provocam diferenças na velocidade do fluxo inferiores a 0,03 m/s.
- Para partículas em suspensão, a velocidade de sedimentação pode situar-se no intervalo de 0,2 a 1,5 mm/s
- Curto-circuito num sistema pode constituir um problema se a entrada e a saída do depósito estiverem desalinhadas em mais de 30 graus.
- A espessura das camadas de estratificação no tanque pode situar-se entre 0,5 e 1,2 m
A utilização de sistemas de distribuição de fluxo e de defletores internos concebidos estrategicamente nos tanques é uma forma de ajudar a limitar os efeitos acima referidos.
Distribuição do fluxo e conceção de circuitos de curto-circuito
Um bom projeto de distribuição do fluxo irá eliminar zonas mortas e garantir um tempo de permanência hidráulico consistente.
- A utilização de defletores pode ajudar a garantir a consistência do fluxo no interior do depósito até 25 a 45%
- O espaçamento hidráulico entre a entrada e a saída recomenda-se que seja entre 0,6 e 0,8 do diâmetro do depósito.
- Num sistema com várias fontes de alimentação, a eficiência da mistura pode ser melhorada através da recirculação por meio do 30%
A sedimentação num sistema de tanques pode ser controlada através de uma conceção adequada da hidráulica dos tanques.
A silo de aço laminado em espiral Este conceito de design também pode ser aplicado na engenharia de armazenamento industrial, onde são necessárias formas estruturais contínuas e uma fabricação que otimize o espaço. A utilização de sistemas de distribuição de fluxo e de defletores internos concebidos estrategicamente nos tanques é uma forma de ajudar a limitar os efeitos acima referidos.
Conceção de tanques múltiplos e sistemas redundantes
Os projetos modernos de sistemas de recirculação de água de processo na indústria mineira não dependem de um único reservatório. São utilizados sistemas com vários reservatórios para proporcionar estabilidade operacional e redundância hidráulica.
Em grandes operações de tratamento de minerais, a necessidade diária de água pode atingir 10 000 – 50 000 m³ o que exige a utilização de vários sistemas de armazenamento para garantir a continuidade das operações.
- Controlo do desvio de equilíbrio horizontal: O caudal em todos os tanques de armazenamento mantém-se dentro de um intervalo de ±5%.
- Está na hora de trocar de tanque: Nos sistemas automatizados, este tempo situa-se normalmente entre 10 e 20 minutos.
- Nível de redundância: Nos sistemas mineiros críticos para o funcionamento, a redundância é concebida segundo o princípio N+1.
Estabilidade do funcionamento contínuo em sistemas de reutilização de água
- Eficiência da reutilização da água industrial: Em sistemas totalmente otimizados, este valor pode atingir valores entre 75% e 92%.
- Rácio entre a capacidade de armazenamento do buffer e o débito: Geralmente entre 15% e 30% de caudal diário de água.
- Objetivo de fiabilidade do sistema: 2 horas/mês de tempo de inatividade em sistemas EPC de elevada fiabilidade.
- Equilíbrio de carga: Distribuição uniforme da carga por todos os tanques.
- Sistemas de derivação de emergência: O fluxo é mantido durante o desvio.
- Sequenciamento automatizado de válvulas: As intervenções manuais são reduzidas de 40% para 60%.
A fiabilidade dos sistemas de reservatórios de água industriais na indústria mineira é significativamente aumentada pelas estratégias adotadas.
Fiabilidade e segurança operacional dos sistemas de armazenamento de água de transbordamento em aço
A fiabilidade do sistema do reservatório de transbordamento na estação de tratamento de águas de mineração tem impacto tanto na capacidade de produção da unidade e o cumprimento da legislação ambiental. O sistema foi concebido para manter a sua integridade estrutural quando exposto a pressões cíclicas de água compreendidas entre 0,2 e 1,0 MPa.
Os parâmetros críticos de segurança em engenharia são os seguintes:
- Fator de segurança de projeto: 1,5 a 2,0 para estruturas de aço.
- Resistência sísmica: Concebido para uma aceleração horizontal de 0,1 a 0,3 g, dependendo da classificação do local.
- Margem de corrosão: 1,5 a 3,5 mm, dependendo da composição química da água.
- Sistemas de monitorização estrutural: Sensores de deformação com uma precisão de ±2 microdeformações.
- Detecção de fugas: As fugas são detetadas quando o caudal é superior a 0,1 L/min/m².
- Ciclos de inspeção: A cada 6 a 12 meses, em ambientes com elevado teor de sólidos.
Estas soluções de engenharia proporcionam às indústrias mineiras Tanques resistentes à corrosão que garantem a estabilidade e a fiabilidade do projeto.
Para aplicações avançadas de gestão de águas residuais, a colaboração com um profissional fornecedor de equipamento para o tratamento de águas residuais ajuda a garantir que os sistemas de armazenamento sejam integrados com processos eficazes de tratamento e valorização.
