ESTUDO DAS CONDIÇÕES PARA DESSORÇÃO E REUTILIZAÇÃO DE COLETOR NA FLOTAÇÃO DE QUARTZO

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1 XIX ENTMtvfE Recife, Pernambuc ESTUDO DAS CONDIÇÕES PARA DESSORÇÃO E REUTILIZAÇÃO DE COLETOR NA FLOTAÇÃO DE QUARTZO Baltar, C.A.M. (Il, Araúj, J.M.M. de < 2 l e Cunha, A.S.F. da < 3 l 1 Prfessr Adjunt IV, Departament de Engenharia de Minas Universidade Federal de Pernambuc. Rua Acadêmic Héli Rams, s/n. Cidade Universitária. CEP RecifePE camb@npd.ufpe.br 2 Técnica Qwrnica, blsista Grup de Tecnlgia Mineral Universidade Federal de Pernambuc jmma@npd.ufpe.br 3 Estudante, blsista, Curs de Engenharia de Minas Universidade Federal de Pernambuc alinesfc@npd. ufpe.br RESUMO As arninas primárias têm sid amplamente utilizadas, cm reagente cletr, na fitaçã de minéris. As aminas inizam pr pr t naçã e adsrvemse na superfície de minerais cm excess de carga negativa pr mei de interaçã eletrstática. A natureza da interaçã envlve baix calr de adsrçã, que tma prcess reversível. O trabalh teve pr bjetiv verificar as cndições favráveis para a dessrçã da amina e a pssibilidade de sua reutilizaçã cm cletr em fitaçã. O estud fi desenvlvid para um sistema de fitaçã frmad pr uma eterddecilarnina cmercial e uma amstra de quartz, de alta pureza, cm granulmetria 100% abaix de 325 malhas. Os testes de fitaçã. fram realizads em célula mecânica, Denver, subaerada. Ns testes de dessrçã variuse a percentagem de sólids, temp de agitaçã e ph. A cncentraçã de amina, remvida, presente n filtrad fi avaliada, indiretamente, pr mei da detenninaçã da tensã superficial e cmparaçã cm uma curva de referência. Ususe um tensiômetr Sigma70, da KSV, inteiramente cntrlad pr cmputadr. A mnina recuperada fi reutilizada para fitaçã de uma nva amstra. Em mei ácid (ph=3) remveuse 80% da mnina adsrvida na superfície d quartz. N 6 estági de reciclagem da a1nina, a cncentraçã d cletr é 31% da inicial. Nessas cndições, ainda é pssível recuperar 40% d quartz. PALAVRASCHAVES: amina, dessrçã, reutilizaçã de reagente, fitaçã de quartz, cletr catiônic. L INTRODUÇÃO A unidade estrutural da sílica é um tetraedr regular fnnad pr quatr átms de xigêni lcalizads ns vértices e um de silíci n centr. Dis tetraedrs pdem cmpartilhar entre si apenas um átm de xigêni. N entant, tds s quatr átms de xigêni de um tetraedr pdem ser cmpartilhads cm tetraedrs vizinhs. O númer de átms de xigêni cmpartilhads e a ligaçã entre as unidades estruturais sã respnsáveis pel plimrfism ds silicats. Na superfície d quartz pred01ninan1 s grups silanóis C= Si OH), as ligações silxanas C= Si O Si =) e mléculas de água adsrvidas fisicamente. Os grups OH da superfície d quartz sã s principais respnsáveis pela adsrçã de mléculas de água, através de pntes de hidrgêni. As superfícies cm predminância ds grups silanóis sã hidrfílicas CBergna, 1994). A hidrfbizaçã da superfície d quartz e, cnseqüente fitaçã, pde ser cnseguida pela adsrçã de uma amina. A alternativa da fitaçã reversa d quartz, cm cletr catiônic, tem sid cada vez mais cnsiderada para cncentraçã de minéris de ferr (Mnte, et. al., 2001). As aminas também sã utilizadas na fitaçã de minerais xidads (Baltar, 1980), feldspat (ElSalmamy et. AI., 1993) e silvita (Baltar et. ai., 200 1), entre utrs. A pssibilidade de reutilizaçã de aminas em circlúts de fitaçã é interessante sb pnt de vista ecnômic e an1biental. As aminas primárias sã riginadas da amônia CNH 3 ) pela substituiçã de um hidrgêni pr uma cadeia hidrcarbônica. Em sluçã aqusa, as aminas inizam pr prtnaçã segund a reaçã: 241

2 Carls Adlph M. Baltar; Alline S. F. da Cunha e Jacqueline M. de M. Araúj A espécie RNH/ adsrvese fisicamente em superfícies cm excess de carga negativa. Tratase um uma adsrçã que envlve puca energia, que significa que é de natureza reversível (Smith e Akhtar, 1976). A quebra d equilíbri eletrquímic d sistema pde prvcar a dessrçã da amina da superfície mineral. As espécies W e OR sã íns detenninantes de ptencial para s silicats. Prtant, a carga elétrica na superfície d quartz e, cnseqüentemente, a densidade de adsrçã da arnina, depende d ph d sistema (Bleier et. al., 1976). Em mei ácid, a espécie W é respnsável pela reduçã ds sítis negativs na superfície d quartz, que resulta na dessrçã da amina. Oliveira et ai. (1996) bservaram a pssibilidade de reutilizar na fitaçã de quartz cerca de 61% da arnina. Desse ttal, 19% equivale à quantidade residual de amina nã adsrvida e 42% fi recuperada na dessrçã. N presente trabalh, prcuruse verificar as cndições favráveis à dessrçã da amina e desempenh d cle t r após cada cicl de us na fitaçã de quartz. (1) Utilizuse um sistema cnstituíd pr uma amstra de quartz de elevada pureza e uma éterddecilamina. Os testes de fitaçã fram realizads em célula mecânica, a fraçã da amstra cletada na espuma fi filtrada a vácu e, em seguida, passu pr uma etapa de lavagem, sb agitaçã, para dessrçã d cletr. Variuse ph, a percentagem de sólids e temp de agitaçã da lavagem. Após a lavagem, a amstra fi filtrada. O filtrad fi clcad na célula de fitaçã juntamente cm uma nva amstra. A cncentraçã de amina residual fi avaliada, indiretamente, pr mei da detenninaçã da tensã superficial. 2. EXPERIMENTAL 2.1) Material a) Amstras Utilizuse uma amstra de quartz de elevada pureza, frnecida pela CAULIM DO NORDESTE S/ A, cm granulmetria média de 16,4 J.tm. A distribuiçã granulmétrica da amstra é apresentada na Figura 1. Cncentratin: %Vai Vl. Weighted Mean 0(4,3]: um Specific Surface Area: m'lg Span: Unifrmity: Surface Weighted Mean 0[3,2]: um Result units: Vlume d(0.1): um d(0.5): um d(0.9): um E "' 7 r 6 _. J..,_ I 5 4 ::> 3 > 2 n r... Parti ele Size Dis:tributin L... Ht+1\MI+Hfi1II +H+ / i v +++I H+++++N I 1++++HH+++i +! Hl+llltt/_,fL! ' =,.L. r:,...j..''''':7:::: ':: D rquartz (325 #) Particle Size (m ) Figura 1 Distribuiçã granulmétrica da amstra btida em equipament a laser, usandse módul Hidr 2000 MU. b) Reagentes Cm cletr, utilizuse uma eterarnina cmercial, frnecida pela PIETSCH. O ph tant na etapa de lavagem cm na fitaçã fi regulad cm hidróxid de sódi e ácid clrídric prduzids pela MERCK. c) Equipaments Os principais equipaments utilizads fram: Célula de Fltaçã, mecânica, subaerada, fabricada pela DENVER. 242

3 XIX ENTMME Recife, Pernambuc Filtr à vácu de labratóri marca DENVER. Agitadr mecânic, mdel TE 259, da MARCONI. Aparelh Analisadr de Tamanh de Partículas, a laser, mdel Mastersizer 2000, da MALVERN, cntrlad cmputadr. Sistema ESA 9800, da MATEC INSTRUMENTS, inteiramente cntrlad pr cmputadr... Tensiôrnetr Eletrônic, mdel Sigrna70, da KSV, cm peraçã cntrlada pr cmputadr. pr s 80 i s fê a 60,... t.:::... 5I 40 I!:l ;:I 20 "' S1 H l Eteramina, x \1 Figura 2 Curva de referência para estimativa da cncentraçã residual d surfatante cm base na tensã superficial ) Prcediment O prcediment experimental envlveu as seguintes etapas: (a) fttaçã inicial, (b) filtragem d material reclhid na espuma, (c) lavagem da trta e (d) nva fttaçã. O cicl era repetid de frma sucessiva. (a) Fltaçã I Os testes de fttaçã fram feits em uma cuba de 3 litrs, usandse cm uma percentagem de sólids de 10 %, uma agitaçã de 1300 rpm e um temp de peraçã de lo minuts, cm remçã de espuma a cada 15 segunds. O cndicinament da amstra cm cletr fi feit na própria célula durante 5 minuts. O vlume de água remvid na espuma fi medid para pssibilitar mnitrament da padrnizaçã de cada teste. (b) Filtragem O material reclhid na espuma era filtrad à vácu. O material retid era encaminhad para a etapa seguinte de lavagem. (c) Lavagem A trta resultante da filtragem era clcada em béquer cm 3 litrs de água destilada e submetida a urna agitaçã de 230 rpm pr um períd de 1 minut. Durante a peraçã de lavagem crre a dessrçã da amina. Em seguida, fezse nva filtragem. Utilizuse filtrad btid para fttaçã de uma nva amstra. A cncentraçã d cletr n filtrad fi estimada a partir da determinaçã da tensã superficial e cmparaçã cm a curva de referência mstrada na Figura 2. (d) Fltaçã II O filtrad fi cndicinad cm urna nva amstra de quartz durante 5 minuts. Em seguida, iniciuse a nva fl.taçã nas mesmas cndições da anterir. O cicl prsseguiu até atingir uma cncentraçã de arnina n filtrad insuficiente para fttaçã d quartz. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A cncentraçã inicial d cletr, 2,25 X I0 4 M, fi esclhida cm base em testes preliminares que mstraram urna recuperaçã de quase 100% d quartz cm essa cncentraçã de arnina. A Figura 3 mstra a cncentraçã de amina n filtrad, após cada lavagem, e a respectiva recuperaçã d quartz em cada cicl de reutilizaçã d cletr. Observase, na Tabela I, que é pssível remver 80% da amina na primeira lavagem, pssibilitand recuperar 87% d quartz. Cm era de se esperar, há urna queda na recuperaçã d quartz à medida que diminui a cncentraçã de amina ns sucessivs cicls de utilizaçã. N entant, n 6 cicl, quand a cncentraçã d cletr cai para aprximadamente 5 X 10 5, u cerca de 31% da cncentraçã inicial, ainda é pssível recuperar 40% d quartz. 243

4 Carls Adlph M. Baltar; Alline S. F. da Cunha e Jacqueline M. de M. Araúj ô " I (IS..,. 60 Si 15 =." ::I 40 Q.., 10 <as Q 20 Recuperaçã u 5 <:r Cletr Q) Cicls "" Figura 3 Cncentraçã residual de cletr e recuperaçã de quartz btida para cada cicl de reutilizaçã. Tabela I Valres btids na tensã superficial d filtrad, após cada cicl de lavagem d cncentrad, percentagem de remçã d cletr e recuperaçã btida na fltaçã seguinte..t:lllrauu CUNChNTR A AO Uh 1\MINA QUARTZO CICLO ímn/m AMTNA X 10 5 M RFMnVTnA% FT.OTADO % 1 22,5 99,0 2 42,0 20, , , , , ,0 10, , , , ,0 18 nã flta '. Obs: Lavagem de 1 rrunut, cm 6% de slid. Tabela II Influência d ph durante a lavagem na dessrçã da amina. 3 42,0 2,1 x I ,0 9,5 x w ,0 9,9 x w ,5 6,7 X ,5 7,1 x w 5 Estuduse a influência na lavagem das variáveis: (1) temp de agitaçã; (2) cncentraçã de sólids e (3) ph da plpa, a fim de definir as melhres cndições para a remçã d cletr. Nã se bservu alteraçã significativa cm a variaçã da cncentraçã de sólids na plpa, nem cm a variaçã d temp de lavagem, já que a dessrçã crre n primeir minut da agitaçã. N entant, bservuse que ph d sistema exerce imprtante influência, cm a acidez d mei favrecend a dessrçã d surfatante. Em mei ácid (ph=3) remveuse 80% da amina adsrvida na superfície d quartz. A dessrçã cai para mens da metade quand a lavagem é feita em ph natural (Tabela III). A mair dessrçã d cletr em mei ácid, naturalmente, favrece a recuperaçã d quartz, cnfrme mstra a Figura 4. A Figura 5 mstra a variaçã d ptencial zeta, em funçã d ph, para a amstra de quartz. O pnt iselétric encntrase em ph em tm de 2,6. Iss explica a facilidade para remçã da amina em ph 3,0. Nesse pnt, a presença de uma elevada cncentraçã de H+ n sistema prvca deslcament d ín RNH 3 + da superfície mineral. 244

5 XIX ENTiv1ME Recife, Pernambuc \ " c (fl... (fl 60!il I=!. ;:I 40.., Q) 20.\ ph nalavagerr Figura 4 Recuperaçã d quartz em funçã d ph usad na lavagem d cncentrad anterir : 100 : (fl 50., )' "t N ]..., lil100 ph <s.'.. P1 150 : 200 \ 250 Figura 5 Variaçã d ptencial zeta d quartz em funçã d ph para a amstra de quartz de alta pureza. 4. CONCLUSÕES Investiguse as melhres cndições para a remçã de amina da superrície d quartz e a pssibilidade de sua reutilizaçã. Os resultads mstraram que a dessrçã crre n primeir minut de agitaçã e é favrecid pela acidez d mei. O cletr pde ser reutilizad várias vezes. N 6 cicl de us, quand a cncentraçã de amina é 31% da cncentraçã inicial, ainda é pssível uma recuperaçã de 40% d quartz. 5. AGRADECIMENTOS Os autres agradecem à CA ULIM DO NORDESTE S/ A, na pessa d gerente Marcndes Rmer, pel frneciment da amstra de quartz; a CNPq/CTPetr pela cncessã das blsas DTI e IC que pssibilitaram a participaçã das autras Jacqueline e Alline na pesquisa e a técnic de labratóri Marcel Francisc Gmes, pel api na caracterizaçã granulmétrica da amstra. 6. BffiLIOGRAFIA REFERENCIADA... Baltar, C.A.M. Aprveitament de minéri xidad de zinc cm baix ter pr fltaçã. Tese de Mestrad, COPPE/ UFRJ, 226 p. (1980). Baltar, C.A.M.; Mnte, M.B de M. ; Andrade, M.C.; Mura, R.L. Clret de Ptássi CVRD/Mina de Taquari. In.: Usinas de Beneficiament de Minéris d Brasil, Sampai, J. A.; Luz, A.B. da e Lins, F.F. (editres), Cetem. p. 6173,

6 """ "' Carls Adlph M. Baltar; Alline S. F. da Cunha e Jacqueline M. de M. Araúj Bergna, H.E. "Cllid Chemistry f Sílica. An Overview". ln: Bergna, H.E. (ed), The Cllid Chemistry f Sílica, Advances in Chemistry Series, v. 234, American Chemical Sciety, Bleier, A.; Gddard, E.D.; Kulkarni, R.D. The structural effects n amine cllectrs n the fltatin f quartz. ln.: Fltatin. Fuerstenau, M.C. (editr), Sciety fminingengineers, chapter6, , EISalmamy, M.S. ; Nakahir, Y. ; Wakamatsu, T. The rle f alkaline earth catins in fltatin separatin f quartz frm feldspar. Minerais Engineering, 6, 12, , Mnte, M.B. de M.; Sampai, J.A.; Sclmellrath, J.; Ladeira, W. ; Galinari, C. Ferr Samarc. ln.: Usinas de Beneficiament de Minéris d Brasil, Sampai, J. A. ; Luz, A.B. da e Lins, F.F. (editres), Cetem. p , Oliveira, J.F. de; Wilberg, K. Q.; Baltar, C.A.M.; Suza, C. C. de; Araúj, A.C. de. Recuperaçã de amina adsrvida em quartz u cntida na água fltada visand sua reutilizaçã na fttaçã reversa de minéri de ferr. I Simpósi Brasileir de Minéri de Ferr, Anais. Our Pret, , Smith, R.W. ; Akhtar, S. Catinic fltatin f xides and silicates. ln.: Fltatin. Fuerstenau, M.C. (editr), Sciety f Mining Engíneers, chapter 5, 87113,