FLOTAÇÃO EM COLUNA DE FINOS DE CARVÃO FINE COAL COLUMN FLOTATION

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1 389 FLOTAÇÃO EM COLUNA DE FINOS DE CARVÃO R. M. F. LIMA 1, J. C. G. CORREIA 1, A. R. de CAMPOS 1 Neste trabalh fi realizad um estud cmparativ entre a fltaçã cnvencinal e a fltaçã em cluna cm fins de carvã prvenientes de Santa Catarina, bjetivand bter cncentrads dentr das especificações de mercad para cque de fundiçã. Ficu determinad que ph ótim para a fltaçã d carvã fi de 6,5. O FeCI3 nã prduziu nenhum efeit depressr sbre a pirita. Fi bservad que a recuperaçã em massa e ter de cinzas ns cncentrads cresceram cm aument da dsagem de óle diesel e MIBC. Os cncentrads btids pela cluna de fltaçã atingiram teres de cinzas bem inferires as teres ds cncentrads btids pela fltaçã cnvencinal. Prém, as recuperações em massa fram muit menres. Tant na fltacã cnvencinal cm na cluna fram btids cncentrads cm teres de cinzas inferires a 14,0%. N entant, s teres de enxfre ttal fram superires a 1,40%, cm baixas recuperações em massa (20,0 a 25,0%). FINE COAL COLUMN FLOTATION This wrk has aimed t óbtain cncentrates frm Santa Catarina fine cai t be used in metallurgical cke manufacture. The perfrmances f cnven tinal and clumn fltatin were cmpared. Diesel il, MIBC, FeC13 dsage, ph, frth depth and air flw rate in clumn fltatin were studied. The ptimum fltatin ph was 6,5. The FeCI3 was nt effetive in pyrite depressin, the yield and the impurities cntents (ash and sulphur) f cncentrates were higher fllwing the increase f diesel il and MIBC dsages bth in cnventinal and clumn fltatin. The cntents f impurities (ash and sulphur), were lwer in the clumn cncentrates than in the cnventinal cncentrates. Hwever fltatin mass recveries were lwer than in cnventinal fltatin. Cncentrates lwer than 14,0% ash cntent were btained by bth cnventinal and clumn fltatin but the sulphur cntents were higher than 1,40% and the mass recveries were very lw (20,0 t 25,0%). 1 Departamentb de Tratament de Minéris Centr de Tecnlgia Minerai-CETEM/CNPq Rua 4 - Quadra D - Ilha d Fundã Ri de Janeir- RJ

2 390 INTRODUÇÃO O carvã mineral é recurs energétic nã renvável de mair abundância n glb terrestre, representand cerca de 75,0% das reservas mundiais de energia fóssil (1). Uma de suas principais aplicações é na btençã de cque para us na siderurgia. Para tant, mesm deve pssuir ter de cinzas inferir à 14,0% e enxfre ttal máxim de 1,40% (2). O enxfre cntid n carvã pde estar sb a frma de enxfre rgânic, ligad à matriz rgânica e enxfre inrgânic, principalmente enxfre pirític, dispers na prçã rgânica e inrgânica d carvã. N entant, smente enxfre pirític é pssfvel de ser remvid pr prcesss físics de cncentraçã (separaçã gravítica) e pr fltaçã. A separaçã da pirita da matéria carbnsa, através de fltaçã, pde ser feita pela utilizaçã da diferença em suas cinéticas de fltaçã, pela fltaçã d carvã e depressã da pirita u pela depressã d carvã e fltaçã da pirita (3). Baker e Miller (4) estudaram efeit de íns de metais hidrlizads (Fe 3 +. A1 3 +, Cr3+ e Cu 2 +),na fltaçã de carvã cm alt enxfre pirític. Para carvã da camada "Freeprt Lwer", enxfre pirític fi reduzid de 2.50% para 0,60% cm recuperações superires a 83,0% da matéria carbnsa cm us d FeCI3 cm depressr da pirita. A remçã de enxfre pirític em carvões pde chegar à 90,0%, quand faz-se a fltaçã em dis estágis. Primeiramente faz-se fltaçã da matéria carbnsa. A seguir, faz-se uma etapa "cleaner", cm us de xantat cm cletr da pirita e clóide rgânic ( dextrina, aer depressant 633 da Cyanamid, etc.) cm depressr da matéria rgânica (5). Grpp (6) em estud cmparativ da fltaçã cnvencinal e fltaçã em cluna de carvã, bteve recuperaçã de 80,0-90,0% Btu cm teres de cinzas ns cncentrads de 5,0-8,0%, respectivamente, para a fltaçã cnvencinal e cluna de fltaçã. A percentagem de sólids na alimentaçã da fltaçã cnvencinal fi de 4,0-6,0%, enquant que na cluna de fltaçã fi de 15,0-17,0%. Reddy et a1.(7) bservaram, também, melhr perfrmance da cluna em relaçã à fltaçã cnvencinal cm amstras de

3 391 carvã menr que 500 pm. Guerra (8) em testes de fltaçã em cluna realizads cm carvã CPL prveniente de Criciúma, Santa Catarina, bteve recuperações de matéria. carbnsa inferires às recuperações btidas pela fltaçã cnvencinal. Prém, s cncentrads pssuíam menres teres de cinzas. Observu, também, que "hld-up" fi a variável mais crítica na eficiência d prcess. Mn e Siris (9) em testes realizads em cluna de fltaçã cm carvã prveniente de Sidney, Australia, nã btiveram bns resultads na depressã da pirita cm FeCI3. Prém, na fltaçã reversa da pirita cnteúd de enxfre da fraçã menr que 300 pm abaixu de 3,40% para 0,92%. Os carvões brasileirs pssuem alt cnteúd de cinzas e enxfre. Seus cncentrads eram usads principalmente cm carvã metalúrgic, que após beneficiad pssuía teres máxims de cinzas de 17,5% e de enxfre ttal de 1,75% {10). Estes cncentrads, eram blendads cm carvões imprtads de melhres qualidades para serem empregads na btençã de cque. Cm dit anterirmente, a fltaçã de fins de carvões brasileirs gera cncentrads cm teres acima das especificações para us na fabricaçã de cque de fundiçã.pr esta razã, neste trabalh, fram realizads estuds de fltaçã em cluna cm fins de carvões, prvenientes de Santa Catarina, visand a btençã de cncentrads cm teres adequads para cque de fundiçã, bem cm cmparar s resultads da fltaçã em cluna cm a fltaçã cnvencinal, haja vist, que a mesma é mai _ adeuada à cncentraçã de minéris de finas granulmetrias. PARTE EXPERIMENTAL Minéri Neste trabalh fram usads fins de carvões prvenientes de Santa Catanna. A amstraem fi feita, em plpa, n pnt da alimentaçã da fltaçã cnvencinal'. A plpa, entã, fi acndicinada em tambres e após se-

4 392 dimentaçã ds sólids, fi feit sifnament da água. A seguir material sólid fi espalhad sbre uma lna em galpã cbert e secad à temperatura ambiente para minimizar a xidaçã. Depis de sec, material, fi desagregad e a seguir fi feita separaçã em peneira de 28 mesh tyler (589 Jlm ). Smente a fraçã abaix de 589 J-Lm, fi hmgeneizada e quarteada, de nde fram retiradas alíqutas para caracterizaçã (granulmétrica, mineralógica e química) e para s testes de fltaçã cnvencinal em escala de bancada (alíqutas de 500g) e em cluna. Na Tabela I, estã apresentads s resultads das análises granulmétrica e química (cinzas e enxfre ttal) pr faixa granulmétrica da amstra estudada. Tabela I- Análises granulmétrica e química da amstra estudada Fraçã Granulmétrica Massa (%) Teres(%) (Jlm) simples acumulada Cz Sr +s 13,7 13,7 33,0 1, ,1 26,8 33,5 2, ,1 31,9 37,5 2, ,0 43,9 44,5 3, ,1 51,0 46,5 3, ,0 62,0 48,7 3, ,7 70,7 58,1 5, ,0 76,7 62,5 5, ,1 83,8 70,6 5, ,2 100,0 71,1 4,00 Ttal 100,0 50,2 3,41 Gm pde ser vist pela Tabela I, ter calculad de cinzas da amstra era de 50,2% e enxfre ttal de 3,41%. Observa-se que 49,0% d minéri estava abaix de 149 Jlm, nde s teres de cinzas e de enxfre ttal eram mais alts.

5 393 Reagentes Os reagentes utilizads fram: cletr - óle diesel : O a 200g/t espumante- metil isbutil carbinl (MIBC) : 50 a 400g/t depressr - clret férric (FeCI3) : 50 a 800g/t reguladres de ph - HCI e CaO Metdlgia Tds s testes de fltaçã cnvencinal em escala de bancada fram realizads em uma célula DENVER mdel 012, a rtaçã de 1200 rpm cm plpa a 10% de sólids. Pr uma série de testes preliminares fram determinads s temps de cndicinament cm óle diesel e MIBC de 3 minuts e 30 segunds, respectivamente, e que a percentagem de sólids n cndicinament nã tinha um efeit muit significativ, daí, fat da plpa ter sid cndicinada na mesma percentagem de sólids da fltaçã (10%). Ficu estabelecid, também, que s testes de fltaçã cnvencinal seriam realizads em 2 minuts, pis a partir desse temp a espuma já estava desmineralizada. Fram realizads testes cinéticas (30 seg, 1 min, 2 min) smente para estud da dsagem de espumante (MIBC). nde tdas as demais cndições já haviam sid timizadas ns testes anterires. Na Figura 1 está apresentad circuit utilizad ns testes de fltaçã em cluna, a qual pssui 6m de altura e 5,08cm de diâmetr intern. Tds s testes fram realizads em ph 6,5, qual fi determinad na fltaçã cnvencinal. A pressã de ar fi 138 kpa (20 psi), e a alimentaçã de Skg/h de sólids e plpa cm 10% de sólids em pes. Nã fi usad FeCI3 para deprimir a pirita, pis mesm nã prduziu nenhum efeit ns testes de fltaçã cnvencinal.

6 394 DIESEL -REJEITO CONCENTRADO Figura 1 - Circuit da fltaçã em cluna RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Figura 2, sã apresentads a recuperaçã em massa e s teres de cinzas e enxfre ttal em funçã d ph à cncentraçã de 100g/t de óle diesel e 200g/t de MIBC. Observa-se, que menr ter de cinzas n cncentrad fi para valr de ph 6,5 e que a recuperaçã em massa fi de 54,0%. Lg, este valr, fi fixad para tds s demais testes, pis além d ter de cinzas {19,5%) ter sid menr, mesm estava dentr da faixa de 4,5 a 7,0, nde segund a literatura, FeCI 3 funcinaria cm depressr da pirita.

7 <t "' <t 50 ::E ::E w 40 l<t u- <t (t: w 30 Q. :::> u ,60 2,50 2,40 _J,_ <t 2,30 (t: u. )( z w 2,20 2, ,-23,0 6 RECUPERAçÃO EM MASSA O ENXOFRE TOTAL A TEOR OE CINZAS 22,0 21,0 "' <t N u w 20,0 (t: 19,0 2, ,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 ph w,_ Figura 2 - Determinaçã d ph ótim na fltaçã d carvã a 100g/t de óle diesel e 200g/t de MIBC. Na Figura 3 está apresentad efeit d FeCI3 na fltaçã d carvã estudad. Observa-se que a recuperaçã em massa em tda a série de testes, nde a cncentraçã de óle diesel era de 100g/t e de MIBC de 200g/t. manteve-se em trn de 56,0% e que s teres de enxfre ttal permaneceram praticamente cnstantes cm aument da dsagem d FeCI3. Lg, ptuse pr nã usar depressr para a pirita, e sim, explrar a diferença na cinética de fltaçã da matéria carbnsa e da pirita. Na Figura 4 estã apresentads s resultads d estud da dsagem de óle diesel à cncentraçã cnstante de 200g/t de MIBC. N teste de fltaçã cnvencinal, nde fi usad smente MIBC, a recuperaçã em massa fi em trn de 32,0% cm ter de cinzas de 16,1% e enxfre ttal de 1,80%. Para a cncentraçã de 50g/t de óle diesel a recuperaçã em massa fi de 51,0% cm ter de cinzas de 18,9% e de enxfre ttal de 1,90%. Cm aument de 100,0% de óle diesel a recuperaçã em massa sfreu acréscim da rdem de 3,0%.

8 396 N cas da cluna de fltaçã, nde a vazã de ar era de 21/min, razã "bias" 1,2, camada de espuma SOem e óle diesel a SOg/t, a recuperaçã em massa fi de aprximadamente 25,0% cm teres de cinzas e enxfre ttal de 15,3% e 2,20% respectivamente. A 100g/t de óle diesel a recuperaçã erri massa fi de 30,0% cm 16,8% de cinzas e 2,10% de enxfre ttal n cncentrad. Observa-se pela Figura 4 que a recuperaçã em massa na fltaçã cnvencinal é bastante superir à da fltaçã em cluna. Prém, ter de cinzas ns cncentrads da cluna fram inferires as teres de cinzas da fltaçã cnvencinal... Cll Cll ,00'-r T 27,0!::; RECUPERAÇÃO EM MASSA 2,90 O ENXOFRE TOTAL 26,0.A. TEOR DE CINZAS 80 2, : cr... Q. :;) u... cr 20-2,7'0 2,20 2,10 2,.J , r t 2S,O _ Cll 24,0 z 23,0 cr... 22,0 21, , ÓO FeCI (/t) 3 Figura 3 - Efeit d FeCI3 na fltaçã d carvã estudad.

9 ,60 25P FLOTAÇÃO CONVENCIONAL : ô RECUPERAÇÃO EM MASSA 24,0 2,!50 TEOR DE CINZAS ENXOFRE TOTAL 80 23,0 2,40 22,0- <I 1/) /) <I 60..J 21p <I N :; 2, ,0 ü z. <.> 2, ,0 a::... )( UJ Q. ;:; 2,00 ::> COLUNA : a:: 1,90 20.t. RECUPERAÇÃO EM MASSA 17,0., 15,0 18, / TEOR DE CINZAS / 16,0 / e ENXOFRE TOTAL 1, ÓLEO DIESEL (Q/1) Figura 4 - Estud da dsagem de óle diesel a cncentraçã de 200 g/t de MIBC. Nas Figuras 5, 6 e 7 estã apresentadas as curvas cinéticas da recuperaçã em massa, d ter de cinzas e d enxfre ttal em funçã da dsagem de espumante (MIBC), pr fltaçã cnvencinal a 50g/t de óle diesel. Estã apresentadas, também, as curvas d estud da dsagem de MIBC na cluna na mesma cncentraçã de óle diesel. Pela Figura 5, bserva-se que huve aument da massa fltada cm aument da dsagem de MIBC, tant para a fltaçã cnvencinal, quant para à cluna de fltaçã. O ter de cinzas ns testes de fltaçã cnvencinal fi inferir a 14,0%, smente para a cncentraçã de 50g/t de MIBC, cr_n temp de residência de 30 segunds, cuja recuperaçã em massa fi da rdem de 20,0%. Para temp de fltaçã de 1 minut ter de cinzas fi de 14,1 %, cm recu-. peraçã em massa de 25,3%. Em 2 minuts a massa fltada fi cerca de 28,0% cm ter de cinzas pr vlta de 15,0% (Figura 6). Em relaçã as teres de enxfre ttal s mesms fram maires ns cncentrads d últim,

10 minut de fltaçã (Figura 7), mesm crrend cm s teres de cinzas, u seja, depis de 1 minut de fltaçã, bservu-se um pequen aument da recuperaçã em rriassa, cm grande acréscim d ter de impurezas ns cncentrads I 6 30seq 1min ;;e.. "' "' 80 ; 60 r ::: j f 20 O 2 min clun MIBC (q/1) Figura 5 - Recuperaçã em massa em funçã da dsagem de MIBC.

11 399 22,0 tj. JOseg 1 min 20,0 2 min clun ;e 18,0 <J) <l N z u 16,0 w a: w 14, ,0 10, JOO MIBC (Q/1) Figura 6 - Ter de cinzas em funçã da dsagem de MIBC.

12 400 3,00 2,80 ô 30seQ.. lmin a 2 min 8 cluna 2,60 ::; 2, ,20...,!1:... 2,00..., 1,80 1,60 1, MIBC ( Q/t) Figura 7- Ter de enxfre ttal em funçã da dsagem de MIBC Na fltaçã em cluna à vazã de ar de 21/min, razã "bias" 1,2 e altura da camada de espuma de SOem, fi bservad mesm efeit d aument da recuperaçã em massa (Figura 5) e d ter de cinzas (Figura 6) n cncentrad. Prém, a recuperaçã em massa fi muit inferir às ds testes de fltaçã cnvencinal, atingind 34,0% a 400g/t de MIBC, enquant que na fltaçã cnvencinal a mesma fi de 28,0% a 50g/t de MIBC. N entant, s teres de cinzas ns cncentrads da cluna de fltaçã fram inferires. Para a dsagem de 150g/t de MIBC, bteve-se ter de cinzas de 15,2%, que fi inferir a ter {18,5%) btid na fltaçã cnvencinal, à mesma dsagem de MIBC, cuja recuperaçã em massa fi de 36,4%. Os teres de enxfre ttal (Figura 7) ns cncentrads da fltaçã em cluna fram alts {2,10 a 2,30%), bastante superires a ter máxim de 1,40% exigid pel mercad. Este mesm efeit fi bservad na fltaçã cnvencinal. Na Tabela 11, está apresentad a influência da altura da camada de espuma e da vazã de ar na fltaçã em cluna. Observa-se que tant a recuperaçã

13 em massa quant ter de cinzas diminuíram quand a 'camada de espuma passu de zer para SOem. Observa-se, também, que na vazã de ar de 2,51/min, cncentrad prduzid tinha teres de impurezas (cinzas e enxfre ttal) inferires as ds cncentrads prduzids à 2,01/min. Tabela 11- Influência da camada de espuma e da vazã de ar na cluna de fltaçã 401 Reagentes (g/t) Vazã de Bias Camada de Recuperaçã Teres (%) O.D. MIBC ar (1/min) Espuma em Massa(%) Cz St (cm) ,0 1,2 29,7 18,0 2, ,0 1, ,5 15,3 2, ,0 1,2 37, , ,0 1, ,0 16,8 2, ,5 1, ,6 11,7 1,90 CONCLUSÕES - O ph ótim para a fltaçã da amstra de carvã estudada fi de 6,5. - O FeCI3 nã prduziu nenhum efeit sbre a depressã da pirita. - Huve aument da massa fltada, bem cm, ds teres de impurezas (cinzas) ns cncentrads cm aument tant da dsagem d.e óle diesel cm para MIBC, tant para a fl9taçã cnvencinal q4ant para fltaçã em cluna. - A recuperaçã em massa e teres de cinzas ns cncentrads btids na fltaçã cnvencinal fram bem maires que na cluna de fltaçã. - O ter de cinzas ns cncentrads diminuiu cm cresciment da altura da camada de espuma e da vazã de ar de 2,01/min para 2,51/min. - Os cncentrads da fltaçã cnvencinal,de um md geral, apresentaram teres de impurezas bastante superires às especificações de mercad (14,0% de cinzas e 1,40% de enxfre ttal)_. - Fram atingids teres de cinzas abaix de 14,0%. Prém, a recuperaçã

14 em massa fi baixa, em trn de 20,0 a 25,0% e ter de 1,40% de enxfre ttal nã fi atingid. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MULLER, A. A., SANTOS, H. M.. SCHIMITT. J.C., MACIEL, L.A.C., BERTOL, M.A. & CESAR S.B., Perfil Analític d Carvã, DNPM. Prt Alegre, Estud sbre Setr de Fabricaçã de Cque Nacinal para Fundiçã e Outms fins M etalúrgics. Tecnmetal Estuds e Prjets Industriais S.A., Març, 1982 (Relatóri). 3. APLAN, F. F., Use f the Fltatin Prcess Fr Desulfurizatin f Cai. l n: Cai Desulfurizatin, A. C. S., Washingtn, D. C.; A.C.S. SYMP. vl. 64: 1977, pp BAKER. A.F. & MILLER, K.J. Hydrlized Metal lns as Pyrite Depressants in Cai Fltatin. A Labratry study U. S. Bureau f Mines, Reprt f lnvestigatin 7518; vl. 22, May, PLOUF. T.M. Frth Fltatin Techniques Reduce Sulphur and Ash. Mining Engineering, August, 1980, pp GROPPO, J. Clumn Fltatin, Shws Higher Recvery with Less Ash. Cai Mining, August, 1986, pp REDDY. P. S. R. ; KUMAR. S.G.; BHATTA RCHARYYA, K. K., SATRI, S.R.S. & MARASIMHAN, K.S., Fltatin Clumn fr Fine Cai Beneficiatin., lnternatinal Jurnal f Mineral Prcessing, vl. 24 : 1988, pp GUERRA, E.A. Cnstruçã e Operaçã de Cluna de Fltaçã de Minéris e Carvões em Escala Pilt, Prt Alegre, Escla de Engenharia, Departament de Metalurgia, UFRGS, 1987 (Relatóri). 9. MOON, K.S. & SIROIS, L.L. Beneficiatin f High Sulphur Cai by Clumn Fltatin. CANMET. June, Infrmativ Anual da Indústria Carbnífera, Brasília agst, 1988.