FLOTAÇÃO SELETIVA ENTRE CALCITA E APATITA UTILIZANDO-SE ÁCIDO FOSFÓRICO COMO DEPRESSOR

Transcrição

1 XXIII Encntr Nacinal de Tratament de Minéris e Metalurgia Extrativa FLOTAÇÃO SELETIVA ENTRE CALCITA E APATITA UTILIZANDO-SE ÁCIDO FOSFÓRICO COMO DEPRESSOR Jean C.G. Luzada 1, Jsé A. Aquin 2 & Jsé F. Oliveira 3 ' CETEM - Centr de Tecnlgia Mineral 2 CDTN - Centr de Desenvlviment da Tecnlgia Nuclear 3 COPPE /UFRJ - Prgrama de Engenharia Metalúrgica e de Materiais liveira@metalmat.ufrj.br RESUMO O minéri fsfátie de ltataia, Estad d Ceará, apresenta uma ganga earbnatada. A separaçã ds mi nerais apatita e calei ta pr tltaçã apresenta peculiaridades, vist que esses minerais pssuem prpriedades de superfície muit semelhantes. N presente trabalh, fi feit um estud da hidrfbicidadc da apatita c calcita através de ensais de ângul de cntat. Os resultads mstraram que a apatita apresenta-se cmpletamente hidrt11ica em presença de leat de sódi quand ácid fsfóric é utilizad cm cncentrações iguais u superires a I 2 mi.l- 1 c ph = 5,5. Os estuds reali zads permitiram verificar que ác id fsfóric utilizad apresenta uma dupla funçã, reguladr de ph c depressr da apatita, c que cntrle de sua dsagem para que pssa preencher esta dupla finalidade é um aspect imprtante. Os resultads ds ensais de üngul de cntat fram cnfirmads pels testes de fltaçà em bancada. Utilizand-se ácid fsfóric cm depressr d mineral fsfátic, fi pssível bter um cncentrad de apatita cm ter e recuperaçã de P de 33.5 c HSJ 'Y respectivamente. a partir de uma alimentaçã cm ter de P de 19,36 %. PALAVRAS-CHAVE: apatita; calcita; tltaçà; depressr; ácid fsfóric. ABSTRACT The phsphatic re frm ltataia, State f Ceara, prescnts a high percentage f calcite. Thc scparatin bctwcen apatite and calcite minerais by tl tatin prcscnts pcculiaritics sincc thcsc minerais have simil ar surfacc prpcrties. ln the prescnt wrk, the hidrphbicity f apatitc and calcite has heen studicd by cntact anglc measurcmcnts. Thc results shwcd that the apatite remaincd hydrphilic in thc prcscncc f lei e acid when phsphric acid was used at cncentratins hi ghcr than I - 2 mi.l- 1 and ph =5.5. Thc studies carricd ut allwed t cncludc that phsphric ac id has a dublc functin, ph regulatr and depressant, and thc cntrl f its dsagc is an imprtant aspcct. Thc results f cntact angle experimcnts wcre cnfirmcd by the bench se ale Htatin tcsts. Usi ng phsphric acid as a dcprcssant f phsphatic mineral, it was pssiblc t btain an apati te cncentrate with thc grade and rcevery f P f 33.5 and H5.3 % respectivcly, fr an re sample cntaining 19.36% P20 5. KEY WORDS: apatitc; calcite; tltatin; deprcssant ; phsphric acid. 365

2 Luzada, Aquin & Oliveira I. INTRODUÇÃO O minéri fsfátic da jazida de ltataia, Estad d Ceará, caracteriza-se pela presença de urâni assciad à apatita c apresenta uma ganga carbnatada. Trata-se de uma reserva expressiva de urâni cuj prcessament precisa incluir beneficiament d mineral fsfátic. A fltaçã é largamente empregada na cncentraçã de minéris fsfátics cm ganga carbnatada. Entretant, tal prcess é cmplex c a separaçã ds minerais é um desafi, vist que s mesms apresentam prpriedades químicas similares, fazend cm que esses minerais se cmprtem de maneira semelhante na presença ds cletres tradicinalmente utilizads. A pesquisa pr nvs reagentes c prcesss que permitam alcançar uma ba seletividade na fltaçã ds minerais apatita c calcita tem sid bjct de estuds realizads pr muits pesquisadres. N trabalh de Sise Chandcr (23) sã rel acinads alguns reagentes utilizads na!ltaçã de minéris!sfátics. Em relaçã as clctres, s pesquisadres mencinam ácid léic, ddccil-sulfat de sódi, sulfsuccinat e sulfsuccinamat. Cm depressres da apatita, s autres citads relacinam ácid fsfóric, triplifsfat de sódi, ácid difsfônic, ácid sulfúric, ácid flusilícic c amid. Cm depressres ds carbnats s mesms autres fazem referência a silicat de sódi, gma an:íbica c amid. Guimarães c utrs (25) fi zeram uma análise ds reagentes utilizads na fltaçã de minéris tsfátics. Cm cletres sã citads óle de arrz, óle de sja, uma mistura d óle de arrz cm sulfsuccinamat. Empresas de recnhecida imprtância dentr d ram de fertilizantes tais cm a Fsfértil c Ultrafértilutilizam óle de sja hidrgenad cm cletr. A Bunge tem utilizad sarcsinat cm clctr n beneficiament d minéri de Cajati. Zheng e Smith ( 1997) estudaram alguns depressres para a dlmita n beneficiament de minéris fsfátics c verificaram que tant ácid cítric quant a carbximctil-cclulsc fram capazes de deprimir a dlmita na faixa de ph alcalin. Jhnstn c Lcja ( 1978), em um trabalh imprtante, estudaram a fltaçã sclctiva da dlmita c a depressã da apatita e cmpararam desempenh ds ácids sulfúric c fsfóric cm depressres da apatita. Os pesquisadres acima citads cnstataram que cm presença de um clctr aniônie c ph = 6,0, ácid fsfóric fi capaz de deprimir a apatita utilizand- se diferentes cncentrações d clctr. A dlmita, entretant, apresentu ba fltabilidade. A cntrári d ácid fsfóric, ácid sulfúric nã apresentu a mesma eficácia cm depressr da apatita. O presente trabalh teve pr bjetiv estudar cm maires detalhes a depressã da apatita cm ácid fsfóric, n que diz respeit à dsagem e ph. 2. MATERIAIS E MÉTODOS As amstras de apatita c calcita bem cm as amstras d minéri fram frnecidas pel Centr de Desenvlviment da Tecnlgia Nuclear (CDTN), tdas prvenientes da jazida de ltataia. Em relaçã as reagentes, fram utilizads ns ensais de ângul de cntat, ácid léic, NaOH c HCI frnecids pela lsfar. Os ácids sulfúric e fsfóric utilizads cm depressres fram frnecids pela Vctec c Reagen respectivamente. Ns testes de fltaçã em bancada fram utilizads ainda óle de sja cm clctr c silicat de sódi e amid de milh cm depressres ds minerais silicatads. Na preparaçã de tdas as sluções utili zu-se água deinizada e ultrapurificada Milli-Q. 2.1 Ensais de Ângul de Cntat Os ensais de ângul de cntat fram realizads cm um gniômctr Ramé-Hart cm sistema de cmputaçã integrad. O equipament apresenta uma platafrma cm ajuste vertical c hrizntal. Sbre a platatnna era clcad um pequen tanque de acrílic cntend a amstra d mineral imersa na sluçã. Inicialmente a amstra era cndicinada cm leat de sódi cm ph = I 0,0 durante 5,0 minuts. Subsequentemente, a amstra era retirada, seca a temperatura ambiente c rccndicinada cm utra sluçã de lcat na qual era adicinad ácid fsfóric. O temp de cndicinament também era de 5,0 minuts cm ph=5,5. Para a determinaçã d ângul de cntat, uma blha de ar era depsitada na superfície da amstra c sftware permitia cálcul d ângul de cntat de equilíbri. 366

3 XXIII Encntr Nacinal de Tratament de Minéris e Metalurgia Extrativa 2.2 Ensais de Fltaçã cm Bancada Ns ensais de fltaçà cm bancada fi utilizada uma célula mecân ica Dcnver mdel D-12. Após a magem c deslamagem, a plpa era preparada cm uma cuba cm vlume de 3,0 litrs. Inicialmente eram adicinads à plpa amid de milh c silicat de sódi c cndicinads durante 5 minuts em ph= IO,O. Em seguida, era adicinad óle de sja cuj temp de cndicinament fi de I,O minut. Da fltaçã di reta fi btid um cncentrad de calcita c apatita, que fi submetid a uma etapa de fltaçã reversa, em ph =5,5, utilizand-se ácid fsfóric cm depressr da apatita. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Ensais de Ângul de Cntat Os resultads ds ensais de ângul de cntat da apat it a c calcita cm funçã da cncentraçã de leat de sódi sã apresentads na Figura I. -;;- :::J IV E &> ~ /. c: 40 u Q) "O.2 :::J Cl c: <( 3J Cncentraçã de Oleat de Sódi ( mg.l') Figura I - Ângul de cntat da calei ta ( ) c da apatita () cm funçã da cncentraçã de i cat de sódi cm ph=5,5, após adiçã de H 1 P0 4 (9,0 x l 1rn i.l. 1 ) c reajuste de ph cm NaOH. (Amstras pré-cndicinadas cm 1 mg.l 1 de lcat de sódi cm ph= IO,O). A apatita pcnnancccu hidrfílica até a cncentraçã de I mg.l- 1 d cletr em presença d ácid fsfóric c cm ph=5,5. O mesm cmprtament nã fi bservad para a calcita que permaneceu hidrfó bica na presença d ácid fsfóric. A cntrári d ácid fsfóric, ácid sulfúric nã fi capaz de reduzir a magnitude d ângul de cntat quand utilizad nas mesmas cndições de ph c cncentraçã, cnfrme mstrad na Figura 2. Os resultads apresentads na Figura 3 mstram que, de tàt, ácid f sfóric é um depressr para a apatita. Os ânguls de cntat medids cm funçã da cncentraçã d ácid fsfóric mstram que a apatita permanece cmpletamente hidrfílica cm cnccntraçôcs iguais u superires a I - 2 ml.l- 1 d depressr. Em relaçã à calcita. embra se verifique uma diminuiçã ns valres ds ânguls de cntat cm aument da cncentraçã de ácid fósfóric. mineral nã apresenta um cmprtament cmpletamente hidrt1lic. Os resultads mstram ainda que a mair diferença entre s ânguls de cntat ds dis minerais crre na cncentraçã de -c mi. L 1 d ácid fsfóric. Pde-se cncluir entã que nessa cncentraçã u em cncentrações próximas verifica-se a mair diferença de hidr fbicidade ds minerais apatita c calcita e, cnsequentemente, a melhr seleti vidade n prcess de fttaçã. 367

4 Luza da, Aquin & Oliveira Ui' :::1 6) ~.9 _.. 50 iii 'E (.) 40 Ql "C 3) 3 Ol.~ 20 I Cncentraçã de Oleat de Sódi (mg.l') Figura 2 - Ângul de cnta t da calei ta ( ) c da apatita () cm funçã da cm:cntraçã de lcat de sódi cm ph=5,5, após adiçã de H 2 S0 4 (9,0 x. 3 mi.l" 1 ) c reajuste de ph cm NaOH. (Amstras pré-cndic inadas cm I mg. L- 1 de lcat de sódin cm ph'c 1 0,0). Ui'... :::1 6) ~ !!! c: 40 (.) Ql "C 3) 3 Ol.~ O,ln'i 0,0 0,015 0,020 0,025 Cncentraçã de Acid Fsfóric (mi. L') Figura 3 - Ângul de cnta t da calcita ( ) c da apatita ( ) cm funçã da cncentraçã de ácid fsfóric em ph=5,5 em presença de lcat de sódi ( 146 mg.l- 1 ) c reajuste de ph cm NaO H. (Amstras pré-cndicinadas cm 1 mg.l- 1 de lcat de sódi cm p H ~,0). Estuds cmplementares fram realizads e s ânguls de cnta t da apatita c cale i ta fram medids cm fu n çã d ph em presença de ácid fsfóric, na cncentraçã nde se verifi cu a mair di ferença entre s ânguls de cntat ds dis minerais, u seja, 2 ml.l- 1 Os resultads apresentads na Figura 4 mstram que, cm presença de ácid fsfóric na cncentraçã de 1 2 mi. L ', a apatita permanece cmpletamente hi drfíli ca para valres de ph entre 3,0 e 6,0. A calcita, pr utr lad, permanece hidrfíli ca ns valres de ph estudads. A mair diferença entre s valres de ângul de cntat ds dis mi nerais se veri fica na fa ixa de ph entre 4.0 c 6,0. 368

5 XXIII Encntr Nacinal de Tratament de Minéris e Metalurgia Extrativa!ll UI :I ~ ~ :1:) iii c 40 ü f1) -.Q :I Ol.~ :ll Figura 4 -- Ângul de cnlal da calei la () c da apat1ta ( ) cm I unçã el ph, cm presença de lcat de sódi ( 146 mg_l- 1 ) c úcid l(>sfúric (I <r 2 mll- 1 ) c reajuste de ph cm NaOH. (Amstras pré-cndicinadas cm 1 mg.l- 1 de h::at de sódi cm ph=io,o). ph Os estuds de hidrfbicidadc mstraram que ácid fsfóric apresenta a dupla funçã, reguladr de ph e depressr, send imprtante a determinaçã de sua cncentraçã e ph adequads para que mesm pssa cumprir esse papel na fltaçà. 3.2 Ensais de Fltaçã cm Bancada Cm bjctiv de cnfirmar s estuds de hidrfbicidade através ds ensais de ângul de cntat, fram realizads ensais de fltaçà cm escala de bancada cm minéri fsfátic de ltataia. O minéri, cm teres de P 2 0., c CaCO, de 19,36 c 22,12 'Y., respectivamente, fi cndicinad cm silicat de sódi (0,25 Kg.r 1 ), amid de milh (0,25 Kg.r 1 ) c óle de sja (0,90 Kg.r 1 ) cm ph = IO,O. A fltaçã dircta geru um cncentrad de apatita c calcita cm teres de P 2 0~ c CaCO, de 27,52 c 29,79 % respectivamente. A recuperaçã metalúrgica de P 2 0~ c CaC0 1 na fltaçà di reta fi 96,2 c 91, I '%respectivamente. A seguir, esse cncentrad fi submetid à fltaçã rcvcrsa cm presença de ácid fsfóric (3, I Kg.r 1 ) e ph =5,5. O cncentrad de apatita btid apresentu teres de P 2 0~ c CaCO, de 33,5 c 15 '% respectivamente. A recuperaçã de P fi de 85,3 % e a de Ca CO\ fi de 33,4 'Y. O rejeit prveniente da fltaçà rcvcrsa apresentu teres de P e CaCO, de II,46 e 69,50 %respectivamente c recuperações de P 2 0, c CaC0 1 de,9 c 57,7% respectivamente. 4. CONCLUSÕES Os estuds realizads permitiram cncluir que úcid fsfóric apresenta a dupla funçã, reguladr de ph c depressr. Os estuds de hidrfbicidadc através de ensais de ângul de cntat mstraram a imprtância de se timizar a cncentraçã d depressr c a faixa de pi!. A apatita permaneceu cmpletamente hidrfílica em cncentrações iguais u superires a I 2 ml.l- 1 Além diss, a mair diferença entre s ânguls de cntat ds dis minerais fi verificada na faixa de ph entre 4 c 6 cm depressr utilizad na cncentraçã de I O 2 mi. L- 1. Os testes de fltaçà cm bancada cnfirmaram s estuds iniciais de hidrfbicidade c mstraram que ácid fsfóric é, de fat, um depressr da apatita, cnfrme se verifica pela btençã de um cncentrad de apatita cm ter e recuperaçã de P 2 0, de 33,5 c X5,3 % respectivamente. 5. REFERÊNCIAS Sis, H. & Chandcr. S. Rcagcnts uscd in thc ntatin f phsphatc res: a criticai review. Minerais Enginccring, v.l6, p.577-5x5, 23. Guimarães, R.C., Arauj, A.,C., Peres, A.E.C. Rcagcnts in igneus phsphate res fltatin. Minerais Engincering, v. I X, p.l99-204,

6 Luzada, Aquin & Oliveira Zheng, X. & Smith, R.W. Dlmite dcpressants in thc fltatin fapatite and cllphanc frm dlmite. Minerais Enginecring, v. I O, p , Jhnstn, D.J. & Lcja, J. Fltatin bchaviur f calcium phsphatcs and carbnatcs in rthphsphate slutin. ln: Transacti ns fthe lnstitutin fmining and Metallurgy, v.~7. p , 197~. Luzada, J.C.G. Fltaçã selctiva entre calcita c apatita utilizand-se ácid fsfóric c ácid cítric cm depressres. Dissertaçã de Mestrad. COPPE, Universidade Federal d Ri de Janeir, 5~ p.. 20mL 3