cap 1 flotacao reagentes

70
Flotação

Upload: nicolas-e-patite-mamede

Post on 02-Oct-2015

28 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Material sobre reagentes para flotação UFOP

TRANSCRIPT

Slide 1

Flotao

REAGENTES DE FLOTAOColetoresEspumantesDepressoresReguladoresModuladores de coletaOutros reagentesSegurana

ColetoresDefinio:So reagentes que atuam na interface slido-lquido, modificando a superfcie mineral, que deixa de ter o carter hidroflico passa a ter o carter hidrofbico. Compatibilidade preo e custo de operao

Composio:- Fabricados partir de matrias primas naturais - Sub-produtos de processos da indstria qumica- Misturas: substncia ativa, impurezas e adies

No-tioColetores Tio

ColetoresCaractersticas qumicas:

So compostos orgnicos constitudos de uma parte polar (cabea) e uma parte apolar (calda).

+

-

Coletores no-tioAplicao:

Empregados na flotao de xidos, silicatos (geralmente de baixa solubilidade), minerais levemente solveis (carbonatos, fosfatos, sulfatos, tungstatos, molibdatos, etc), sais solveis, carvo e grafita.

Propriedades:

Propenso a hidrlise ou dissociao (varivel dependente do pH), de maneira geral a parte inica atua como coletor e a molecular como espumante.

Diminuem a tenso superficial na interface ar/soluo.

Tendncia a formar micelas.Coletores no-tio

Coletores no-tioFormao de micelas

Reflexos do aumento da concentrao de coletores no tio (abaixamento da tenso superficial e formao de micelas).

Distribuio do coletor na polpa mineral.

Principais exemplos:

Catinicos: Aminas (R-NH3+)

Aninicos: Alquil-sulfatos e sulfonatos: R-SO3-Na+ e R-O-SO3-Na+Alquil carboxilatos: R-COOHMono e di-alquil-fosfatos (Derivados do cido fosfrico): RPO4H2

Anfotricos:Sulfossuccinamatos ( ) Coletores no-tio

R-NH-CO-CH2-CH

SO3 Na COO Na

Coletores no-tioR-NH2 + CH3COOH = R-NH3 CH3COO +-

010203040506070809010001234567891011121314pHDISSOCIAO (%)

RNH3+AMINAS:

RNH2

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3+CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-NH3+ CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-CH2-NH3+AMINA PRIMRIADIAMINA PRIMRIATER-AMINA PRIMRIA

+

CADEIA HIDROCARBNICA APOLAR(HIDROFBICA)GRUPO POLAR(HIDROFLICO)C6 a C18

Coletores no-tioCARBOXILATOS:R-COOH + NaOH = R-COO- + Na+ + H2O (ionizao do carboxilato)

010203040506070809010001234567891011121314pHDISSOCIAO (%)

RNH2RNH3-

R-COOHR-COO-

Nome usual Frmulac. butrico CH3(CH2)2COOHc. valrico CH3(CH2)3COOHc. caprico CH3(CH2)4COOHc. caprlico CH3(CH2)6COOHc. cprico CH3(CH2)8COOHc. lurico CH3(CH2)10COOHc. mirstico CH3(CH2)12COOHc. palmtico CH3(CH2)14COOHc. esterico CH3(CH2)16COOHc. araqudico. CH3(CH2)18COOHc. linocrico CH3(CH2)22COOHc. palmitolico CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOHc. olico CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOHColetores no-tioCARBOXILATOS:

Tio-coletoresCaracterstica: O(s) grupo(s) polar contm pelo menos um tomo de enxofe no ligado oxignio.

Aplicao: Empregados na flotao de sulfetos.

Propriedades:

Baixa ou nenhuma atividade na interface lquido/ar (ao exclusivamente coletora).

Alta atividade qumica em relao cidos, agentes oxidantes e ons metlicos.

Diminuio da solubilidade com aumento da cadeia hidrocarbnica.Tio-coletores

Principais exemplos: Tio-coletores

Reforadores de hidrofobicidadeDefinio:Molculas neutras que atuam na interface slido/lquido aumentando o carter hidrofbico da superfcie mineral.

Aplicao: Em sistemas de minerais naturalmente hidrofbicos, como grafita e carvo no oxidado.

Principais exemplos: leo dieselQuerosene

EspumantesDefinio:So espcies qumicas que se adsorvem na interface lquido-ar, reduzindo a tenso superficial, criando condies propcias para a gerao de espuma.

O que tenso superficial?

A alta tenso superficial da gua faz com que bolhas formadas (por sopro, fervura, agitao etc) sejam rapidamente quebradas

Definio mecnica: pode ser visualizada atravs de uma pelcula de sabo sustentada por um dispositivo formado por trs arames fixos e um mvel. Mediante a aplicao de uma fora f ao arame mvel a rea da pelcula sofre um incremento. Tenso superficial definida como sendo o trabalho mecnico necessrio para produzir um acrscimo unitrio de rea em um processo isotrmico e reversvel.

Definio termodinmica: para as interfaces lquido/gs e lquido/lquido o valor numrico da tenso interfacial coincide com o valor de energia livre de superfcie (Gs). A variao de energia livre de superfcie definida como a energia requerida para trazer molculas do interior de uma fase para a interface.

Definio qumica: tenso superficial pode ser considerada como a resistncia formao de uma ligao qumica. Quanto maior a tenso superficial menor a disponibilidade da espcie para interagir com outras espcies.

Sais e bases eleva a tenso superficial em relao da gua.Surfactantes reduzem a tenso superficial em relao da gua.Tio-compostos decrscimo desprezvel na teso superficial.

Espumas - um dos aspectos mais importantes e menos compreendidosda prtica da flotao.

O tamanho das bolhas e sua estabilidade influenciam na recuperao da flotao

Funes:

Reduzir a tenso superficialEvitar coalescnciaInteragir com a cadeia hidrocarbnica do coletor

Propriedades:

So constitudos de um grupo no-inico polar, geralmente OH, e outro polar, uma cadeia hidrocarbnica ramificada.Otimizam a cintica do processo de flotao, atuando nas interaes entre partculas e bolhas.

Espumantes

Uso de espumante em algumas usinas de flotao Mais usados so: 77A (Cytec); MIBC (isobutil metil carbinol); prolipropileno (Clariant).

Geralmente substitui parte da amina por espumante. Por exemplo, considerando uma dosagem de amina de 100 g/t, usa-se 30% (30g/t) de espumante.

EspumantesEstabilidade da espuma:Uma espuma estvel apresenta-se bem drenada, com bolhas polidricas, separadas por lamelas muito finas.

Fatores que influenciam a estabilidade da espuma: Drenagem de lquido na lamela.Difuso de gs atravs da lamela.Viscosidade superficial.

EspumantesFatores que podem destruir uma espuma:Adio de aditivos que eliminam a elasticidade superficial da bolha ou reduzem a viscosidade do lquido. Espcies inorgnicas ou outro surfatante de carga oposta ao surfatante formador da espuma causa sua remoo da interface lquido/gs, provocando desestabilizao da bolha, consequentemente, seu rompimento. Diminuio da elasticidade superficial da bolha atravs do deslocamento do surfatante adsorvido na interface pela adio de leo, o qual forma um filme lquido quase insolvel na interface.

EspumantesPara discutir:Considerando o equilbrio abaixo, o que pode ser feito para aumentar a solubilidade das aminas graxas primrias? O que aconteceria com sua funo espumante? R NH2 + H+ R NH3+

DepressoresDefinio:

So reagentes que inibem a ao do coletor sobre determinadas espcies minerais que se destinam ao afundado SELETIVIDADE

Propriedades:

Podem ser orgnicos ou inorgnicos.Se adsorvem na superfcie do mineral (interface slido/lquido).

Aplicao:

Em vrios sistemas minerias. Por exemplo em circuitos de chumbo/zinco e cobre/chumbo/zinco (ZnSO4 deprime esfalerita); em circuitos de minrio de ferro (amido e CMC deprimem hematita).

+

+

+

+BOLHA

BOLHAHEMATITAQUARTZO

+AMIDOEspcie catinica da aminaDmero

BOLHA DE AR

+

HEMATITA

BOLHA DE AR

+

+

+QUARTZO

+AGREGADO PARTCULA-BOLHA BEM SUCEDIDO

SiO2200g/t

Rm200g/t

Rfe200g/t

Constituintes do amido: amilose e amilopectina.

O que o amido???

A gelatinizao quebra as ligaes de hidrognio destruindo a conformao espiralada.

Diferena na colorao das solues de amido de milho gelatinizado (com concentrao de 1%) nas propores 2:1, 5:1 e 10:1 com a adio de Iodopolividona (100mg/ml). CONDIO: 0,5ml de soluo de amido gelatinizado e 1 gota de Iodopolividona.

Diferena na colorao das solues de amido de mandioca gelatinizado (com concentrao de 1%) nas propores 2:1, 5:1 e 10:1 com a adio de Iodopolividona (100mg/ml). CONDIO: 0,5ml de soluo de amido gelatinizado e 1 gota de Iodopolividona.

http://recarreguesuasenergias.blogspot.com.br/2012/07/gelatinizacao-do-amido.html

DepressoresPara discutir:

Porque amidos com teores de leo mais elevados no so indicados para uso na flotao reversa de minrio de ferro?

ReguladoresDefinio:

Reagentes capazes de tornar mais eficaz e/ou seletiva a ao dos coletores, ou seja, agem como ativadores do processo.

ReguladoresAplicao e exemplos:

Ction metlico cprico ativador da esfalerita e de sulfetos contendo ouro associado.

Sulfeto ou hidrossulfeto de sdio (Na2S e NaSH) so empregados na sulfetizao de oxidados de chumbo, cobre e zinco.

Moduladores de coletaModuladores de pH: cidos e bases. (Ex.: HCl, NaOH, CaCO3)

Moduladores de Eh: oxidantes e redutores. (Ex.: oxignio, nitrognio)

Moduladores de coletaImportncia da modulao do pH:

Flotabilidade de um silicato em funo do pH

Moduladores de coletaImportncia da modulao do Eh:

Especialmente na flotao de minerais sulfetados, pois estes podem ser oxidados o que inviabilizaria a ao dos coletores.

Os coletores de sulfetos so espcies muito reativas que podem ser oxidadas ou reduzidas facilmente, no podendo mais exercer o poder de coleta.

Outros reagentesDispersantes (podem agir como depressores)

FloculantesAgregantes Coagulantes

As aes dispersantes e agregantes esto intimamente relacionadas com a modulao do pH.

DispersantesOs dispersantes, em geral, exercem a funo de depressores de ganga. Normalmente uma polpa dispersa favorece a flotao.

A utilizao de dispersante essencial em processos cujo minrio tem altas quantidades de lama. Uma boa disperso seguida de deslamagem minimizam os efeitos gerados pelos finos.

DispersantesEfeitos gerados por finos:

Alta viscosidade da polpa.

Slime coatings: adsoro de partculas muito finas de vrios minerais na superfcie de partculas mais grossas de outros minerais.

Alto consumo de reagentes causado por adsoro indiscriminada dos reagentes e alta rea superficial das lamas.

Reduo da eficincia de adeso de partculas ultra-finas nas bolhas de ar.

+QUARTZO

+

Ilustrao do slime coating

CoagulantesA coagulao pode ser conceituada como a agregao obtida atravs da reduo da repulso eletrosttica, das duplas camadas eltricas, existente entre as partculas em suspenso, por meio de eletrlitos inorgnicos.

Coagulantes mais usados so eletrlitos solveis em gua com baixo peso molecular, sendo representados por cidos, bases, sais contendo ctions (Al3+, Ca2+, Mg2+, e Fe3+), silicatos, polifosfatos e fluoretos.

Floculantes A floculao a agregao obtida por intermdio de polmeros orgnicos que possuem normalmente elevado peso molecular e que realizam a ligao entre as partculas servindo como pontes e originando agregados chamados flculos ou flocos.

Os polmeros podem ser naturais(amido) ou sintticos(poliacrilamidas), eles sa adsorvidos na superfcie do mineral por ligao de hidrognio ou ligaes inicas ou covalente

SeguranaFichas de segurana:

Informaes do produto;Estocagem;Manuseio;Identificao de riscosPrimeiros socorros;Medidas de combate a incndio;Estabilidade e reatividade;etc

Bolhas podem ser geradas em lquidos atravs de:aumento na temperatura, causando fervura;abaixamento de presso causando precipitao de bolhas (liberao de gases dissolvidos);agitao mecnica causando aprisionamento de gases;injeo de gs sob presso atravs de um orifcio ou membrana porosa.Formao de bolhas mineralizadas

As bolhas formadas em um lquido tendem a coalescer (reduo da rea superficial) e a subir no lquido.

A coalescncia pode ser prevenida por impurezas, por exemplo, partculas hidrofbicas.

A presena de um surfatante dissolvido retarda a coalescncia das bolhas dando origem a uma espuma.

A equao de Young & Laplace mostra que, para uma bolha esfrica, p inversamente proporcional ao raio da bolha:

p = 2a/l/R

onde,p = p1 p2 (presso interna presso externa); a/l = tenso interfacial ar/lquido;R = raio da bolha.

A existncia de um filme elstico uma condio necessria para a produo de espuma, mas no suficiente para a espuma ser estvel. Para isso devem estar presentes mecanismos de retardo de perda de lquido e gs, evitando a ruptura da lamela.A elasticidade do filme pode ser explicada segundo a teoria de Gibbs:A tenso superficial na lamela aumenta com a reduo da concentrao localizada do surfatante (causada pelo afinamento da lamela). O resultado o fluxo de lquido da parte espessa para a fina.

Um aspecto muito relevante para o sucesso da flotao de carter probabilstico.

Os modelos probabilsticos consideram que a probabilidade de recuperao de uma partcula est relacionada com a probabilidade de sucesso de uma sequncia de eventos, que devem ocorrer no processo de flotao, por exemplo:

coliso, adeso, destacamento etc.

Anlise da probabilidade da partcula mineral ser coletada pela bolha de ar

A probabilidade da flotao de um dado sistema seria dada pela multiplicao (produtrio) da probabilidade de ocorrncia de fenmenos individuais:

P = Pc x Pa x (1-Pd)

onde:

P = probabilidade de flotao

Pc = probabilidade de coliso

Pa = probabilidade de adeso

Pd = probabilidade de destacamento entre partcula e bolha de um agregado j formado

Probabilidade de coliso:

Depende das condies hidrodinmicas do sistema, sendo especialmente influenciada pela distribuio de tamanhos tanto dos slidos como das bolhas, pela quantidade relativa destes elementos nos sistemas e pelo nvel de energia do sistema (turbulncia).

Probabilidade de adeso:

Depende, dentre outros fatores, da mineralogia, das condies fsico-qumicos e das propriedades interfaciais dos sistemas de flotao assim como da qualidade e quantidade de reagentes presentes.

Probabilidade de destacamento:

Depende primordialmente das condies hidrodinmicas. Ela tambm afetada pela natureza da adsoro entre os reagentes (especialmente o coletor) e as superfcies, sendo assim implicitamente relacionada fora existe entre o coletor e a superfcie (que promove a ancoragem das molculas de coletor sobre as superfcies minerais).

Parmetros que precisam ser considerados:

Dimetros de bolha e de partcula Regimes de fluxo (laminar, turbulento etc.) Tempo de induo Tempo de escorregamento ngulos de contacto (adeso) e de aproximao (coliso)

A adeso seletiva de uma partcula hidrofbica a uma bolha de ar em uma clula de flotao constitui a ao mais importante do processo de flotao e seu objetivo primrio. Leja.

Interaes partculas e bolhas

slidoAdeso de slido bolha de ar.

Bolha de ar

SLIDO

No processo de adeso de uma partcula a uma bolha de ar existem trs estgios de importncia crtica:O afinamento da camada lquida que separa a partcula e a bolha.A ruptura da camada sob o afinamento at uma espessura designada como filme negro, buraco de filme negro ou buraco negro, seguida pelo estabelecimento de uma adeso partcula/bolha.Remoo de gua, afastando-se do filme negro, expandindo o buraco.

Tempo de induo: inicia-se no instante da coliso e finaliza no instante no instante em que se estabelece o contato estvel das trs fases. Deve ser menor que o tempo de deslizamento. Pode-se aument-lo ou diminu-lo pela adio de reagentes.

Exemplos de espumantes

lcoois alifticos CH3(CH2)nCH2OH, n = 35

MIBC (4-metil 2-pentanol) CH3CH(CH3)CH2CH(OH)CH3lcool di-cetona (CH3)2(OH)CH2COCH3

2-etil 3-hexanol CH3(CH2)3CH(C2H5)CH2OH

lcoois cclicos

leo de pinho ( - terpineol) C10H17OH

leo de eucalipto C10H16O

Fenis

Orto - Cresol CH3C6H4OH

Xilenol HOCH(CHOH)3CH2OH

Alcxi-parafinas

1,1,3-trietoxibutano CH3CH2CH(OC2H5)CH(OC2H5)2

Poliglicis

poli(propileno glicol) monalquil teres R(OC3H6)nOH, n = 25, R = CH3, C4H9

poli(etileno glicol) R(OC2H4)nOC2H4OH, n = 2-5

(DOWFROTHs esto nesta categoria)

lcool com grupo sulfo

lcool sulfo-cetlico CH3(CH2)14CH2OSO2OHGrf34.489.686.719.38.24.269.58.13.99.68.2

CMC 200 G/T9693959682818082

Plan1BALANO METALRGICOREAGENTESDOSAGENSTEORESMASSASRECUPERAESAlimentaoConcentradoRejeitoAlimentaoConcentradoRejeitoPesoFeFeFeSiO2FeAMIDO (Teste 1)500 g/t56.3965.973.9011.391204.39992.95211.4482.4496.45CMC I (Teste02)50 g/t56.1467.451.8023.451196.53888.95307.5874.2989.26CMC 34.488.009.6CMC II (Teste03)50 g/t55.9367.451.9020.911196.06899.92296.1475.2490.74CMC 46.718.209.3CMC II (Teste04)100 g/t59.4667.471.9232.911255.53964.62290.9176.8387.18CMC 64.268.109.5CMC II (Teste05)200 g/t1264.12993.86270.2678.62Amido3.98.209.6CMC III (Teste06)50 g/t56.3665.705.0914.901231.161004.80226.3681.6195.14CMC IV (Teste07)50 g/t56.1666.043.8419.831191.64936.76254.8878.6192.45CMC V (Teste08)50 g/t55.8063.708.0515.701198.271001.14197.1383.5595.37CMC VI (Teste09)50 g/t56.5864.007.5516.701226.121033.69192.4384.3195.37CMC I (Teste10)100 g/t56.3967.302.5618.401197.76930.42267.3477.6892.72CMC III (Teste11)100 g/t56.3660.0011.6514.801254.191153.22100.9791.9597.89CMC IV (Teste12)100 g/t56.3764.107.3117.001199.971003.02196.9583.5995.05CMC V (Teste13)100 g/t57.0167.861.5621.831234.81943.78291.0376.4390.98CMC I (Teste14)200 g/y1204.50941.05263.4578.13CMC VI (Teste15)100 g/t55.9866.503.7516.101257.49995.07262.4279.1394.00CMC III (Teste16)200g/t55.1266.004.4810.701229.40987.54241.8680.3396.18CMC IV (Teste17)200 g/t56.9464.606.7121.401220.131003.74216.3982.2793.33CMC V (Teste18)200 g/t1219.911015.47204.4483.24CMC VI (Teste19)200 g/t56.6666.304.2615.301191.88966.56225.3281.1094.90TesteDepressorDosagemRMR FeECSISFe rejFe alim.1AAmido50082.4496.4581.6672.1378.1111.003.9011.3956.392ACMC 15074.2989.2692.6175.6981.8810.211.8023.4556.143ACMC 25075.2490.7592.3077.6383.0510.851.9020.9155.994ACMC 210076.8387.1887.8168.8574.987.001.9232.9159.467ACMC 45078.6192.4583.3270.0575.777.823.8419.8356.1613 ACMC 510076.4390.9893.0378.4984.0111.601.5621.8357.011BCMC 35078.4992.0583.9469.6475.997.783.6420.8456.362BCMC 310079.3094.8088.6777.9083.4811.952.6614.0756.053BCMC 410080.5592.7274.0563.4866.776.035.8421.1856.574BCMC 45076.4689.6185.4368.9975.047.113.3324.9956.645BCMC 55079.8192.9376.5265.0969.456.545.5019.5755.886BCMC 510076.3091.9193.7879.6885.6913.091.4819.2056.267BCMC 65078.8592.9884.7572.2077.728.583.4918.6956.288BCMC 610080.4994.4081.6270.1076.018.654.1816.1256.10CMC I (Teste02)CMC 1500.00CMC II (Teste03)CMC 2500.00CMC II (Teste04)CMC 21000.001CMC 22000.002CMC 3500.000.005.0914.900.00CMC IV (Teste07)CMC 4500.00CMC V (Teste08)CMC 5500.000.008.0515.700.00CMC VI (Teste09)CMC 6500.000.007.5516.700.003CMC 11000.000.002.5618.400.00CMC III (Teste11)CMC 31000.000.0011.6514.800.00CMC IV (Teste12)CMC41000.000.007.3117.000.004CMC 51000.005CMC 12000.006CMC 61000.000.003.7516.100.007CMC 32000.000.004.4810.700.008CMC 42000.000.006.7121.400.009CMC 52000.0010CMC 62000.000.004.2615.300.00

Plan111111

g/tSiO2CMC

Plan2

CMC 200 G/T9695939682808182

Plan3BALANO METALRGICOREAGENTESDOSAGENSTEORESMASSASRECUPERAESAlimentaoConcentradoRejeitoAlimentaoConcentradoRejeitoPesoFeFeFeSiO2FeAMIDO (Teste 1)500 g/t56.3965.973.9011.391204.39992.95211.4482.4496.45CMC I (Teste02)50 g/t56.1467.451.8023.451196.53888.95307.5874.2989.26CMC II (Teste03)50 g/t55.9367.451.9020.911196.06899.92296.1475.2490.74CMC II (Teste04)100 g/t59.4667.471.9232.911255.53964.62290.9176.8387.18CMC II (Teste05)200 g/t1264.12993.86270.2678.62CMC III (Teste06)50 g/t56.3665.705.0914.901231.161004.80226.3681.6195.14CMC IV (Teste07)50 g/t57.5366.383.3324.991191.64936.76254.8878.6190.71CMC V (Teste08)50 g/t55.8063.708.0515.701198.271001.14197.1383.5595.37CMC VI (Teste09)50 g/t56.5864.007.5516.701226.121033.69192.4384.3195.37CMC I (Teste10)100 g/t56.3967.302.5618.401197.76930.42267.3477.6892.72CMC III (Teste11)100 g/t56.3660.0011.6514.801254.191153.22100.9791.9597.89CMC IV (Teste12)100 g/t56.3764.107.3117.001199.971003.02196.9583.5995.05CMC V (Teste13)100 g/t57.0167.861.5621.831234.81943.78291.0376.4390.98CMC I (Teste14)200 g/y1204.50941.05263.4578.13CMC VI (Teste15)100 g/t55.9866.503.7516.101257.49995.07262.4279.1394.00CMC III (Teste16)200g/t55.1266.004.4810.701229.40987.54241.8680.3396.18CMC IV (Teste17)200 g/t56.9464.606.7121.401220.131003.74216.3982.2793.33CMC V (Teste18)200 g/t1219.911015.47204.4483.24CMC VI (Teste19)200 g/t56.6666.304.2615.301191.88966.56225.3281.1094.90cmc 6cmc 3cmc 5cmc 4cmc 1507.555.098.081003.7511.657.312.562004.264.486.71100 g/t50 g/tCMC 12.569.37.81.88.97.4CMC 63.759.47.93.59.38.0CMC 45.89.38.13.59.17.9CMC 32.669.57.93.69.27.8CMC21.928.77.71.99.17.5CMC51.569.17.65.59.38.0Amido3.99.68.23.99.68.2

Plan311111

g/tSiO2CMC