Estudar o efeito do depressor (amido) na flotação catiônica (amina) reversa de um minério de ferro itabirítico.

Transcrição

1 DISCIPLINA: Tratamento de Minérios III Laboratório PROF.: Cristiano Sales Prática 12 Flotação 1. Objetivo Estudar o efeito do depressor (amido) na flotação catiônica (amina) reversa de um minério de ferro itabirítico. 2. Introdução As empresas brasileiras de ferro oferecem ao mercado produtos ricos, com teores de Fe acima de 64% e baixos de impurezas (P<0,1%, Al 2 O 3 <1%, Na e K quase inexistentes). No passado, os produtos mais grossos eram preferidos. As especificações químicas e físicas eram alcançadas com a utilização de operações simples de beneficiamento, que envolviam apenas britagem e classificação por tamanho. Hoje, os produtos mais nobres são o Natural Pellet ore, o Sinter Feed e o Pellet Feed Fines. Na maioria dos casos, esses produtos são concentrados obtidos com o emprego de técnicas de beneficiamento por métodos gravíticos, magnéticos e de flotação (1). O processo de flotação (froth flotation), e alguns processos correlatos a ele se baseiam em propriedades muito menos evidentes que as anteriores. É uma separação feita numa suspensão em água (polpa). Como nos demais, as partículas são obrigadas a percorrer um trajeto e num dado instante as partículas que se deseja flotar são levadas a abandoná-lo, tomando um rumo ascendente. A diferenciação entre as espécies minerais é dada pela capacidade de suas partículas se prenderem (ou prenderem a si) a bolhas de gás (geralmente ar). Se uma partícula consegue capturar um número suficiente de bolhas, a densidade do conjunto partícula-bolhas torna-se menor que a do fluido e o conjunto se desloca verticalmente para a superfície, onde fica retido e é separado numa espuma, enquanto que as partículas das demais espécies minerais mantêm inalterada a sua rota. Portanto, o método trata misturas heterogêneas de partículas suspensas em fase aquosa (polpas). Os fundamentos das técnicas que exploram características de superfície estão em um campo da ciência conhecido como Físico-química das interfaces, química de superfície, química das interfaces ou propriedades das interfaces. A concentração de minerais requer três condições básicas: Liberabilidade: A liberação dos grãos dos diferentes minerais é obtida através de operações de fragmentação (britagem e moagem) intercaladas com etapas de separação por tamanho; Separabilidade dinâmica: relacionada aos equipamentos empregados (variáveis operacionais) As máquinas de flotação se caracterizam por possuírem mecanismos capazes de manter as partículas em suspensão e de possibilitar a aeração da polpa; Diferenciabilidade: base da seletividade do método. Existência de partículas hidrofóbicas e hidrofílicas.

2 A seletividade do processo de flotação se baseia no fato de que a superfície de diferentes espécies minerais pode apresentar distintos graus de hidrofibicidade. O conceito de hidrofibicidade de uma partícula está associado à sua umectabilidade ou molhabilidade pela água. Partículas mais hidrofóbicas são menos ávidas por água. O conceito oposto à hidrofibicidade é designado como hidrofilicidade. Em termos de polaridade os compostos químicos se dividem em polares e apolares, em função de apresentarem ou não um dipolo permanente. A importância da polaridade reflete-se no fato de que existe afinidade entre substâncias ambas polares ou ambas apolares (ou não-polares), não havendo, geralmente, afinidade entre uma substância polar e outra apolar. A separação de partículas por flotação é feita em aparelhos designados como células ou máquinas flotação. Os aparelhos convencionais são providos de uma cuba (que contém a polpa) e de mecanismos de agitação e aeração (em geral ambos controláveis). As células de operação contínua requerem ainda a descarga do flutuado e do não-flutuado. Essas operações podem ocorrer por transbordamento e gravidade, respectivamente, ou exigir um mecanismo auxiliar. A operação em escala industrial é aferida por teste em escala de laboratório. As células de flotação são manufaturadas por diferentes companhias e apresentam detalhes construtivos específicos do fabricante. Entre os aparelhos em operação podem ser citados os seguintes tipos: Denver, Agitair, Fagergren, Minerals Separation, Outokumpu, Humboldt, Wedag e Maxwell (2). Recentemente, flotação em coluna vem sendo empregada em escala empregada crescente. Essa técnica emprega o princípio da contra-corrente. Um fluxo ascendente de ar passa através do fluxo descendente de partículas injetadas no terço superior da coluna arrastando as partículas hidrofóbicas. O uso da flotação para concentração de minérios de ferro teve início com o emprego de técnicas de flotação direta dos óxidos de ferro com coletores aniônicos. Hoje, as técnicas mais efetivas são baseadas na flotação reversa catiônica da ganga silicosa. A flotação é feita, geralmente após deslamagem, em ph básico, com emprego de sais de amônio como coletores e amidos ou derivados como depressores dos óxidos de ferro. Silicatos e polifosfatos de sódio são muitas vezes usados para ativar a flotação de sílica. 3. Técnica para execução das atividades 3.1. Preparação de reagentes COLETOR Pesar a quantidade necessária para solução de coletor concentrado em becker e adicionar água até atingir massa desejada. Tampar o recipiente para evitar respingo, homogeneizar usando o agitador magnético por 5 minutos. A massa necessária de coletor deve ser calculada pela fórmula abaixo: M 1 C2 x M C 1 2 C 1 = concentração do coletor tal qual (100%) M 1 = massa do coletor tal qual (g) C 2 = concentração desejada da solução do coletor (%) M 2 = massa desejada da solução de coletor (g)

3 A massa de água necessária para a solução é calculada pela fórmula abaixo. TRATAMENTO DE MINÉRIOS III - LABORATÓRIO M a M2 M 1 Ma = massa água (g) M1 = massa do coletor tal qual (g) M2 = massa desejada da solução de coletor(g) 3.3). Após preparação da solução de coletor, conferir sua concentração utilizando o refratômetro (seguir procedimento item DEPRESSOR Os seguintes passos devem ser seguidos na preparação do depressor: Determinar a umidade do depressor; 1. Pesar 30 a 40g de depressor e anotar seu valor; 2. Colocar o depressor para secar em estufa a 105 C durante 2 horas; 3. Após secagem, retirar o depressor da estufa, deixar esfriar por 10 minutos e pesá-lo; 4. Anotar valor do peso seco e calcular a umidade da seguinte forma: PS UD 1 x 100 PU UD = umidade do depressor (%) PS = peso seco do depressor (g) PU = peso úmido do depressor (g) Calcular as massas: depressor e soda cáustica (utilizar fórmulas descritas abaixo); M 3 C3x M4 100 M 3 M 3 M5 x 100 M 6 x U Y M 3 = massa de depressor seco (g) C 3 = concentração desejada da solução de depressor (%) M 4 = massa desejada da solução de depressor (g)

4 M 5 = massa de depressor úmida (g) U = umidade do depressor (%) M 6 = massa de soda cáustica a 50% (g) Y = numerador da relação depressor/soda TRATAMENTO DE MINÉRIOS III - LABORATÓRIO Calcular as massas: água de gelatinização e diluição (utilizar fórmulas descritas abaixo); M7 (M 4 x 0,1 -)M 5 -M6 M 8 M4 - M5 -M6 M7 M 7 = massa de água para gelatinização a 10% (g) M 8 = massa de água para diluição da solução à concentração desejada (g) Posicionar o recipiente de preparação junto ao agitador de bancada eletromecânico; Adicionar no recipiente de preparação a água de gelatinização (M7) e colocar para agitar; Adicionar lentamente o depressor (M5) no recipiente de preparação e aguardar 10 minutos (Ajustar a rotação do agitador de bancada eletromecânico se necessário); Adicionar lentamente a solução de soda cáustica (M6), lavando o becker com água (usar a pisseta). Procurar utilizar o mínimo possível de água para evitar alterações significativas na concentração inicial da solução de depressor; Ajustar a rotação do agitador de bancada eletromecânico de forma a manter a solução homogênea durante a gelatinização; Aguardar 20 minutos para completa gelatinização da solução de depressor; Adicionar no recipiente de preparação a água de diluição (M8) e aguardar 10 minutos. Em caso do recipiente de preparação não comportar toda a massa, transferir a solução de depressor gelatinizado para um recipiente com maior capacidade; Desligar o agitador após os 10 minutos; Disponibilizar a solução preparada para uso, protegendo-a de contaminações; Após preparação da solução de depressor, conferir sua concentração utilizando o refratômetro (seguir procedimento item 3.3). Caso a solução apresente concentração diferente da desejada, solicitar ao técnico responsável, alteração da concentração da solução na planilha de parâmetros.

5 3.2. Dosagem de Reagentes FÓRMULA PARA DOSAGEM DE REAGENTES - DEPRESSOR M 9 (M 10 x D ) 10000x C M 9 = massa de solução de depressor a ser utilizada na flotação (g) M 10 = massa seca da amostra a ser flotada (g) D = dosagem real de depressor (g/t) C 3 = concentração desejada da solução de depressor (%) FÓRMULA PARA DOSAGEM DE REAGENTES COLETOR M 11 (M 10 x %SiO x C 2 x d ) M 11 = massa de solução de coletor a ser utilizada na flotação (g) M 10 = massa seca da amostra a ser flotada (g) d = dosagem específica de coletor (g/tsio 2 ) C 2 = concentração desejada da solução de coletor(%) 3.3. Procedimento de utilização do refratômetro Lavar o prisma do refratômetro com água em abundância; Enxugar o prisma, utilizando lenço de papel; Pingar uma gota de água no prisma (utilizar a pipeta plástica) e fechá-lo; Fazer a leitura ótica verificando se o refratômetro está zerado, caso não esteja, zerá-lo através de uma fenda localizada na sua parte superior; Enxugar o prisma novamente, utilizando lenço de papel; Pingar no prisma, uma gota da solução a ser medida (utilizar a pipeta plástica); Para realizar a leitura ótica, direcionar o refratômetro para um ponto de grande luminosidade.

6 Sempre que necessário ajustar o foco do refratômetro, girar um anel posicionado em torno do mesmo. Após a utilização, o refratômetro deverá ser totalmente limpo, acondicionado em estojo e guardado em local apropriado Ensaios FLOTAÇÃO PADRÃO Conferir condições de limpeza da cuba e da máquina; Posicionar a cuba e baixar o estator até o limite; Seguir os passos abaixo, de acordo com a planilha de parâmetros: 1. Adicionar na cuba, a massa de água; 2. Ligar a máquina e regular a rotação; 3. Adicionar na cuba, a massa de amostra; 4. Medir o ph inicial da polpa e anotar; 5. Adicionar na cuba a massa de solução de depressor; 6. Caso necessário, ajustar o ph da polpa durante o tempo de condicionamento. Se o ph estiver abaixo das condições pré-definidas, adicionar à polpa soda cáustica a 5% de concentração. Se o ph estiver acima, preparar uma nova solução de depressor com uma maior relação depressor/soda (verificar junto ao técnico responsável a relação a ser adotada). Após medição do ph de condicionamento, anotá-lo; 7. Após condicionamento do depressor, adicionar na cuba a massa de solução de coletor, observando o tempo de condicionamento; 8. Posicionar o recipiente para coleta do rejeito e abrir a válvula de aeração; 9. A coleta do material flotado deve ser realizada com o auxílio de pás coletoras. Atentar para não afundá-la na polpa (essa coleta poderá ser manual ou automática); 10. Repor o nível de polpa na cuba, adicionando água sempre que necessário (essa reposição poderá ser manual ou automática com auxílio de bomba e medidor de nível); 11. A flotação deverá ser realizada até a exaustão e o seu tempo cronometrado; 12. Terminada a coleta, deve-se medir o ph final da polpa e anotar; 13. Retirar a espuma aderida à cuba e ao eixo do estator, incorporando-a ao rejeito da flotação; Acondicionar em recipientes devidamente identificados, o concentrado e rejeito gerados na flotação; Enviar as amostras de concentrado e rejeito para preparação.

7 CINÉTICA DE FLOTAÇÃO TRATAMENTO DE MINÉRIOS III - LABORATÓRIO Realizar o teste de cinética de flotação conforme procedimento da flotação padrão, porém deve-se coletar o rejeito de forma estagiada, nos tempos determinados na planilha de parâmetros; Retirar a espuma aderida à cuba e ao eixo do estator, incorporando-a ao 1º rejeito gerado na cinética de flotação; Considerações: Em caso de scavenger, realizar testes padrão, gerando massa de rejeito (atentar para que o volume produzido seja suficiente para realização dos testes necessários dessa etapa); Medir o percentual de sólidos e adequá-lo, caso necessário, ao valor informado na planilha de parâmetros; Realizar o teste de flotação do rejeito conforme item ou 3.4.2; Em hipótese alguma, o rejeito produzido para a etapa scavenger deve ser filtrado; Deve-se trabalhar na etapa scavenger sempre com polpa fresca, ou seja, uma vez produzido o rejeito rougher-cleaner, o mesmo deverá ser utilizado num intervalo máximo de 12 horas. 4. Referências Bibliográficas 1 COELHO, E.M., Separação de Minerais de Rochas Fosfáticas e de Minérios de Ferro por Flotação e por Agregação Seletiva, Tese Apresentada no Concurso para Professor Titular do Departamento de Engenharia Química da Escola de Engenharia da UFMG, Belo Horzionte, MG, PERES, A. E. C., ET alli, Tratamento de Minérios e Hidrometalurgia, In Memoriam Professor Paulo Abib Andery, Fundação Instituto tecnológico do estado de Pernambuco, cap. 3, p , Recife, PE, 1980.