caracterizaÇÃo tecnolÓgica do itabirito pobre compacto – “ipc” da mina casa de pedra

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Curso de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas Dissertação de Mestrado CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DO ITABIRITO POBRE COMPACTO “IPC” DA MINA CASA DE PEDRA Autora: Érica de Queiroz Ribeiro Orientador: Professor Paulo Roberto de Magalhães Viana Belo Horizonte, Junho/2011

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CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DO ITABIRITO POBRE COMPACTO – “IPC” DA MINA CASA DE PEDRA.Dissertação de mestrado completa.Autora: Érica de Queiroz RibeiroUFMG

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

    Curso de Ps-Graduao em Engenharia Metalrgica e de Minas

    Dissertao de Mestrado

    CARACTERIZAO TECNOLGICA DO ITABIRITO POBRE

    COMPACTO IPC DA MINA CASA DE PEDRA

    Autora: rica de Queiroz Ribeiro

    Orientador: Professor Paulo Roberto de Magalhes Viana

    Belo Horizonte, Junho/2011

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

    Curso de Ps-Graduao em Engenharia Metalrgica e de Minas

    rica de Queiroz Ribeiro

    CARACTERIZAO TECNOLGICA DO ITABIRITO POBRE

    COMPACTO IPC DA MINA CASA DE PEDRA

    Dissertao de Mestrado apresentada ao Curso de

    Ps-Graduao em Engenharia Metalrgica e de

    Minas da Universidade Federal de Minas Gerais

    rea de concentrao: Tecnologia Mineral

    Orientador: Professor Paulo Roberto de Magalhes Viana

    Belo Horizonte

    Escola de Engenharia da UFMG

    Junho/ 2011

  • ii

    Esta dissertao de Mestrado

    dedicada minha me Regina e ao

    meu pai Fdias. A eles, meu eterno

    agradecimento.

  • iii

    AGRADECIMENTOS Ao terminar uma longa caminhada e ao olhar para trs, sinto uma imensa dvida de

    gratido, com muitas pessoas que contriburam para que este trabalho fosse

    concretizado. Contribuies que vo desde discusses conceituais at um simples e

    valioso apoio em momentos difceis. Uma pgina no seria suficiente para citar todos.

    Mas, no posso deixar de registrar alguns nomes.

    Ao meu orientador Paulo Roberto Magalhes Viana pelos ensinamentos e confiana.

    Ele foi muito mais que orientador, pois a fundamental e esmerada orientao durante a

    jornada de aprendizado e descoberta deste trabalho, ajudou-me a conhecer e ampliar

    meus limites.

    equipe de desenvolvimento da CSN em especial a Wiliam Whitaker, Rejaine

    Aparecida, Carlos Rangel, Rafael Marcelino e Adriano Totou, pela ajuda durante este

    trabalho, propiciando condies para esta realizao to importante para mim.

    Um agradecimento muito especial : Daiana Morais, Daniel Teodoro, Cludia Tavares,

    Edvando e Arthur pela preciosa ajuda na realizao dos testes de laboratrio. Sem

    eles, a caminhada teria bem mais rdua.

    Raquel Guerra, pela amizade e apoio.

    Ao Rodrigo, pelo amor e compreenso.

  • iv

    SUMRIO

    1 INTRODUO ................................................................................................ 1

    2 OBJETIVOS .................................................................................................... 2

    3 REVISO BIBLIOGRFICA ........................................................................... 3

    3.1 Aspectos gerais ............................................................................................ 3

    3.2 Geologia do Quadriltero Ferrfero .............................................................. 3

    3.2.1 Geologia e localizao da Mina de Casa de Pedra ................................... 7

    3.2.1.1 Mina Casa de Pedra - Tipologias de Minrio de Ferro ........................... 8

    3.2.1.2 Tipologias de Minrio de Ferro da Mina Casa de Pedra ...................... 10

    3.3 Beneficiamento Mineral .............................................................................. 11

    3.3.1 Conceitos bsicos ................................................................................... 11

    3.4 Beneficiamento na minerao Casa de Pedra ........................................... 12

    3.5 Concentrao pelo mtodo de flotao ...................................................... 13

    3.5.1 Reagentes utilizados na flotao ............................................................ 14

    3.5.2 Coletores ................................................................................................. 15

    3. 5.3 Depressores ........................................................................................... 20

    3.5.4 Mecanismos de adsoro de coletores ................................................... 20

    3.5.5 Interao entre Surfatantes ..................................................................... 23

    3.5.6 Interao entre coletores e espumantes ................................................. 24

    4 METODOLOGIA ........................................................................................... 27

    4.1 Recursos laboratoriais ............................................................................... 28

    4.2 Obteno e procedncia das amostras ...................................................... 28

    4.3 Preparao das amostras .......................................................................... 28

    4.4. Caracterizao da amostra ....................................................................... 29

    4.4.1 Anlise granulomtrica ............................................................................ 29

    4.4.2. Anlises qumicas .................................................................................. 29

    4.4.3 Determinao do grau de liberao ........................................................ 30

    4.4.4 Caracterizao mineralgica ................................................................... 30

  • v

    4. 5 Deslamagem ............................................................................................. 31

    4.6. Flotao em bancada ................................................................................ 31

    5 RESULTADOS E DISCUSSO .................................................................... 36

    5.1 Caracterizao ........................................................................................... 36

    5.1.1. Anlise granuloqumica .......................................................................... 36

    5.1.2. Grau de liberao ................................................................................... 37

    5.1.3. Difrao de raios-x ................................................................................. 38

    5.2 Testes de flotao ...................................................................................... 40

    5.2.1. Primeira etapa dos testes de flotao Avaliao dos testes utilizando o

    coletor Flotigam EDA3 ..................................................................................... 41

    5.2.2. Primeira etapa dos testes de flotao - Avaliao dos testes utilizando o

    coletor Tomah DA-14 ....................................................................................... 46

    5.2.3. Segunda etapa dos testes de flotao - substituio parcial do coletor

    pelo espumante Montanol 800 ..........................................................................51

    6 CONCLUSES ............................................................................................. 53 7 RELEVNCIA DOS RESULTADOS ............................................................ 54 8 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ........................................... 55 9 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................. 56 10 ANEXOS Anexo 01 - Procedimento de deslamagem e flotao ...................................... 60 Anexo 02 - Resultados dos testes de flotao - 1 Etapa ................................ 62 Anexo 03 - Resultados dos testes de flotao - 1 Etapa ................................ 68 Anexo 04 - Resultados dos testes de flotao - 2 Etapa ................................ 74

  • vi

    LISTA DE FIGURAS

    Figura 3.1 - Coluna estratigrfica - Quadriltero Ferrferro ........................... 04

    Figura 3.2 - Mapa Geolgico do Quadriltero Ferrfero ................................. 06

    Figura 3.3 - Geologia estrutural do Quadriltero Ferrfero ............................ 06

    Figura 3.4 - Mapa geolgico Mina Casa de Pedra ........................................ 07

    Figura 3.5 - Mineralogia do Itabirito Pobre Compacto da Mina Casa de

    Pedra .............................................................................................................

    10

    Figura 3.6 - Fluxograma simplificado da planta de beneficiamento da Mina

    Casa de Pedra ...............................................................................................

    12

    Figura 3. 7 - Estrutura molecular da amnia, amina primria, secundria,

    terciria e quaternria ....................................................................................

    16

    Figura 3.8 - Atividade versus pH de soluo de dodecilamina, 5x10-5 M ...... 17

    Figura 3.9 - Principais rotas de obteno de aminas .................................... 18

    Figura 3.10 - Mecanismo de precipitao 2D/3D .......................................... 22

    Figura 3.11 - Flotao de quartzo com acetato de dodecilamina (ADA),

    4x10-5 M .........................................................................................................

    23

    Figura 3.12 - Tenso superficial versus concentrao (KEX) etil xantato

    potssio e (C16TAB) brometo de cetiltrimetil amnio ...................................

    26

    Figura 3.13 - CMC versus concentrao do lcool ........................................ 27

    Figura 4.1 - Fluxograma simplificado da metodologia dos estudos utilizada. 35

    Figura 5.1 - Distribuio granulomtrica (percentual passante acumulado

    versus tamanho em m) ................................................................................

    37

    Figura 5.2 - Grau de liberao da amostra de IPC ........................................ 37

    Figura 5.3 - Difratograma obtido pela anlise da amostra global do Itabirito

    Pobre Compacto ............................................................................................

    39

    Figura 5.4 - Percentual de SiO2 no concentrado dos testes de flotao

    utilizando amina Flotigam EDA3, para diferentes faixas de pH. ....................

    41

    Figura 5.5 - Eficincia de separao obtida no teste utilizando amina

    Flotigam EDA3, em diferentes faixas de pH...................................................

    42

    Figura 5.6 - ndice de Seletividade obtido no teste utilizando amina

  • vii

    Flotigam EDA3, em diferentes faixas de pH................................................... 43

    Figura 5.7 Percentual de ferro no rejeito obtido no teste de flotao

    utilizando amina Flotigam EDA3, em diferentes faixas de pH .......................

    44

    Figura 5.8 - Recuperaes mssicas e metalrgicas dos testes da 1

    etapa, utilizando a amina Flotigam EDA3 ......................................................

    45

    Figura 5.9 - Percentual de SiO2 no concentrado dos testes de flotao

    utilizando amina Tomah DA 14, para diferentes faixas de pH........................

    46

    Figura 5.10 - Eficincia de separao (ES) em diferentes faixas de pH para

    a amina Flotigam EDA 3 e Tomah DA-14 .....................................................

    47

    Figura 5.11 - Percentual de ferro no rejeito da flotao com uso do coletor

    Tomah DA-14 ................................................................................................

    48

    Figura 5.12 - Recuperaes mssicas e metlicas dos testes com o coletor

    Tomah DA-14 ................................................................................................

    49

    Figura 5.13 - percentual de distribuio de ferro no concentrado versus

    percentual de distribuio de SiO2 no rejeito da flotao para os dois tipos

    de coletores testados .....................................................................................

    50

    Figura 5. 14 - Ampliao do quadrante superior direito do grfico da figura

    5.13 ................................................................................................................

    51

    Figura 5.15 percentual de SiO2 no concentrado teste de substituio de

    coletor por espumante Montanol 800 ............................................................

    52

  • viii

    LISTA DE TABELAS

    Tabela III.1 - Litotipos da Mina Casa de Pedra (modificada de Relatrio

    Interno - Sntese da Mineralogia 2009) .........................................................

    09

    Tabela III.2 - Principais coletores catinicos usados em flotao de minrio

    de ferro ..........................................................................................................

    18

    Tabela IV.1 - Parte 01 - Planejamento dos testes de flotao - 1 etapa ..... 33

    Tabela IV.1 - Parte 02 - Planejamento dos testes de flotao - 1 etapa ..... 33

    Tabela IV.2 - Planejamento dos testes de flotao - 2 etapa ...................... 34

    Tabela V.1 - Distribuio granulomtrica e anlise qumica por frao ........ 36

    Tabela V.2 - Descrio dos principais reagentes utilizados ......................... 40

  • ix

    RESUMO

    O presente estudo apresenta a caracterizao tecnolgica do Itabirito Pobre Compacto

    IPC da Mina Casa de Pedra. O IPC um material com teor de Ferro mdio de 42% e

    possui alta resistncia mecnica. A associao destas caractersticas torna invivel o

    beneficiamento deste material na planta de beneficiamento atual de Casa de Pedra, j

    que sua alimentao contaminaria os produtos sinter feed e granulado. Deste modo o

    IPC at ento era considerado estril. Este material representa 30% da reserva da

    Minerao Casa de Pedra. A caracterizao tecnolgica, objeto deste trabalho,

    contemplou o estudo detalhado de variveis importantes do processo de flotao para

    o beneficiamento do Itabirito Pobre Compacto (IPC), aps moagem para liberao. O

    foco principal foi a avaliao da influncia dos coletores etermonoamina e eterdiamina

    em vrias dosagens e misturas de coletor com espumante, em diferentes valores de

    pH. Para caracterizao do material foram realizadas anlises granulomtricas,

    anlises qumicas, difrao de raios-X e microscopia tica. Os resultados realizados

    mostram que o IPC pode ser utilizado para obteno de pellet feed, via moagem e

    concentrao pelo processo de flotao catinica reversa.

    Palavras Chave: itabirito compacto, espumante, flotao.

  • x

    ABSTRACT This study presents the mineralogical and technological characterization of the Itabirito

    Pobre Compacto - IPC's of Mina Casa de Pedra. The IPC is a material with average

    iron content of 42% and has high mechanical strength. The combination of these

    characteristics makes it impossible to processing this material in the processing plant

    of the Casa de Pedra, since its feeding would contaminate the sinter feed and pellets

    products. Thus the IPC until then was considered sterile. This material represents 30%

    of the reserve of the Casa de Pedra mining. The technological characterization, object

    of this work, included a detailed study of important variables of the flotation process for

    the processing of IPC after grinding for liberation. The main focus was to evaluate the

    influence of collectors ethermonoamine and etherdiamine in various dosages and

    mixtures of collector with frothers at different pH values. To characterize the material,

    particle size distribution, chemical analysis, X-ray diffraction and optical microscopy

    data were analyzed. The results achieved show that the IPC can be used to obtain the

    pellet feed, through milling and concentration by the process of reverse cationic

    flotation.

    Keywords: Itabirito compact, foaming, flotation.

  • 1

    1 INTRODUO

    O aumento da produo de minrio de ferro, demandada por um mercado siderrgico

    mundial em franco crescimento, tem levado as mineradoras busca constante por

    melhor aproveitamento de suas reservas minerais. A progressiva reduo dos teores

    de ferro nas jazidas, somadas s exigncias cada vez mais rgidas do mercado e a

    necessidade de se alcanar custos de produo mais competitivos, torna imperativa a

    necessidade de estudos de novas rotas para o beneficiamento de minrio.

    Dentro deste contexto, nos ltimos, anos a Companhia Siderrgica Nacional - CSN

    vem investindo fortemente em pesquisa e desenvolvimento visando ao suporte do

    aumento da produo previsto com a expanso da minerao. Foram ento

    concebidas idias de novas plantas de beneficiamento de minrios Itabirticos pobres

    para produo de pellet feed via moagem e flotao.

    A Minerao Casa de Pedra encontra-se situada no municpio de Congonhas, no

    Estado de Minas Gerais, distante cerca de 80 km da capital Belo Horizonte. Produz

    minrio de ferro com timas propriedades fsicas e qumicas. responsvel pelo

    suprimento integral de minrio de ferro para a Usina Presidente Vargas da CSN em

    Volta Redonda (RJ) e ainda comercializa seus produtos nos mercados interno e

    externo. As reservas minerais de Casa de Pedra alcanam teores de at 68% de ferro.

    Est em andamento projeto de expanso da minerao, com previso de triplicar a

    produo de minrio de ferro nos prximos trs anos, incrementando a capacidade

    produtiva total das atuais 20 milhes de toneladas/ano para 70 milhes at 2014.

    Unidades de pelotizao devero entrar em operao, com produo estimada em 6

    milhes de toneladas/ano por unidade. Em 2009, a Minerao Casa de Pedra produziu

    17 milhes de toneladas de minrio de ferro. Em 2010, 21 milhes de toneladas, o que

    demonstra grande ritmo de crescimento (24%) em relao ao ano anterior.

    A quantidade estimada de Itabirito Pobre Compacto equivale a 30% das reservas

    atuais. Desta forma o presente trabalho contribui para garantir o aproveitamento

    destes recursos com a viabilizao deste material como minrio, aumentando as

    reservas da CSN.

  • 2

    2 OBJETIVOS

    O presente estudo tem como objetivo a caracterizao tecnolgica do Itabirito Pobre

    Compacto IPC da Mina Casa de Pedra.

    Com o estudo de variveis do processo de flotao espera-se obter pellet feed com

    especificaes adequadas ao mercado, a partir da moagem e flotao do IPC.

    Tem como objetivos especficos a determinao do grau de liberao do material,

    conhecimento das caractersticas qumicas, granulomtricas e mineralgicas, bem

    como a realizao de testes de flotao nos quais sero testados diferentes coletores

    e dosagem e mistura de coletor e espumante, em diferentes faixas de pH.

    O estudo foi motivado pela necessidade de melhor aproveitamento de recursos

    minerais, dando suporte ao aumento da produo com os projetos de expanso

    previstos.

    O mtodo de concentrao por flotao foi escolhido uma vez que j existe uma planta

    de flotao para concentrao de finos operando na Minerao Casa de Pedra. Isto

    torna estratgica a sinergia entre a planta atual e a nova planta que contemplar um

    circuito de moagem.

  • 3

    3 REVISO BIBLIOGRFICA

    3.1 Aspectos gerais

    A caracterizao de minrios e o reconhecimento dos processos mineralizantes so

    de grande importncia econmica no somente para auxiliar nos trabalhos de

    prospeco e pesquisa como tambm na caracterizao tecnolgica.

    O ajuste dos parmetros dos processos metalrgicos utilizados na aglomerao do

    pellet feed e produo do ferro metlico dependem das caractersticas mineralgicas,

    incluindo o tamanho e arranjo dos cristais que variam dependendo dos processos

    metalogenticos envolvidos (ROSIRE e JUNIOR, 2001).

    3.2 Geologia do Quadriltero Ferrfero

    A estrutura geolgica regional do estado de Minas Gerais denominada por

    Quadriltero Ferrfero considerada um dos mais importantes distritos de minerao

    de ferro do mundo (FERNANDES, 2003).

    O Quadriltero Ferrfero est localizado na borda sul do Crton So Francisco e

    constitudo por rochas arqueanas do Supergrupo Rio das Velhas e paleoproterozicas

    do Supergrupo Minas. O Supergrupo Minas (figura 3.1) por sua vez inclui quatro

    Grupos: Caraa, Itabira, Piracicaba e Sabar (DORR, 1969).

  • 4

    Figura 3.1 - Coluna estratigrfica do Quadriltero Ferrferro. (http://www.cprm.gov.br/. Consultado em 10/11/2010).

    Os minrios de ferro encontram-se hospedados em formaes ferrferas bandadas

    (Banded Iron Formations - BIF), constitudas de itabiritos. O termo BIF uma

    nomenclatura internacionalmente usada para designar sedimentos e metassedimentos

    qumicos finamente bandados constitudos por alternncia de chert ou quartzo e

    xidos de ferro (JAMES, 1954).

  • 5

    DORR (1964) define o termo Itabirito como uma formao ferrfera de fcies xidos,

    laminada e metamorfisada, na qual as bandas de chert ou jaspe, originais, foram

    recristalizadas como quartzo granular e o ferro est presente como hematita,

    magnetita ou martita.

    O grupo Itabira, onde esto os Itabiritos se divide em uma unidade inferior, a

    Formao Cau, onde predominam itabiritos, e uma superior, a Formao Gandarela,

    com rochas carbonticas (dolomitos e mrmores dolomticos e calcticos), filitos e

    formaes ferrferas bandadas, no existindo uma ntida separao entre elas. As

    formaes ferrferas bandadas com corpos de minrio de alto teor, economicamente

    explorveis, mais espessas, pertencem ao Supergrupo Minas, Formao Cau. Nesta,

    ocorrem itabiritos, juntamente com hematita filitos, filitos dolomticos e mrmores

    (ROSIERE et al., 2001).

    Diferentemente do que ocorre nas outras bacias, a seqncia de itabiritos no

    Quadriltero Ferrfero relativamente montona, sendo hematita o xido

    predominante sob diferentes formas (martita, hematita granoblstica e especularita)

    geradas em diferentes geraes e com clara relao com o grau de metamorfismo e

    deformao. Quartzo o mineral de ganga predominante, alm de dolomita e

    anfiblios que permitem a definio dos trs tipos composicionais principais: quartzo-

    itabirito, itabirito dolomtico e itabirito anfiboltico (ROSIRE et al 2001).

    As figuras 3.2 e 3.3 mostram o Mapa Geolgico do Quadriltero Ferrfero e a Geologia

    estrutural do Quadriltero Ferrfero, respectivamente.

  • 6

    Figura 3.2 - Mapa Geolgico do Quadriltero Ferrfero (modificado de RENGER, 2002).

    Legendas. Dobras: 1 - Sinclinal Piedade, 2 - Homoclinal Serra do Curral, 3 - Anticlinal da Serra do Curral, 4 - Sinclinal Moeda, 5 -Sinclinal Dom Bosco, 6 - Anticlinal de Mariana, 7 - Sinclinal Santa Rita, 8 - Anticlinal Conceio, 9 - SinclinalGandarela, 10 - Sinclinal Vargem do Lima, 11 - Sinclinal dos Andaimes. Complexos granito-gnissicos: 12 - Belo Horizonte, 13 - Bonfim, 14 - Bao, 15 - Santa Brbara, 16 - Caet. Falhas: 17- Bem-Te-Vi, 18 - So Vicente, 19 - Raposos, 20 Caet 21 - Cambotas, 22 - Fundo, 23 - gua Quente, 24 - Congonhas, 25 - Engenho. Cidades: BH - Belo Horizonte, CC - Cachoeira do Campo, IT - Itabirito, NL - Nova Lima, CA Caet CG - Congonhas, OP - Ouro Preto.

    Figura 3.3 - Geologia estrutural do Quadriltero Ferrfero. (http://www.cprm.gov.br/. Consultado em 10/11/2010).

  • 7

    3.2.1 Geologia e localizao da Mina de Casa de Pedra

    A Mina Casa de Pedra est localizada no municpio de Congonhas, a 80 km de Belo

    Horizonte. composta pelos seguintes litotipos de minrio de ferro: hematitas brandas

    e compactas, itabiritos silicosos brandos e compactos, e itabiritos carbonticos

    predominantemente compactos (ALKMIM; TRZASKOS e ZAVAGLI, 1999).

    Conforme definido pelo Planejamento de curto e longo prazo, a mina se divide em

    cinco corpos mineralizados: Corpo Oeste, Corpo Principal, Entre Corpos, Corpo Norte

    e Mascate.

    De acordo com a litoestratigrafia regional, estes corpos, situados no Quadriltero

    Ferrfero, pertencem ao Supergrupo Minas e esto inseridos no Grupo Itabira, mais

    precisamente na Formao Cau. A figura 3.4 mostra o mapa geolgico da Mina Casa

    de Pedra.

    Figura 3.4 - Mapa geolgico Mina Casa de Pedra. Fonte: Relatrio Interno CSN, 2009.

  • 8

    Na poro oeste, a Formao Cau recobre em contato gradacional os filitos da

    Formao Batatal em uma faixa orientada aproximadamente NS, contnua desde o

    extremo sul at a regio imediatamente a norte. Na Serra do Mascate se acunha

    tectonicamente, seccionada pela Falha de Empurro da Serra do Mascate. Nesta faixa

    esto encaixados os Corpos Leste, Entre Corpos e Mascate.

    No Corpo Norte, o contato com a Formao Cau se d na capa da falha de empurro

    da Serra do Mascate, onde ocupa uma larga faixa tambm orientada segundo NS, na

    metade norte da rea estudada. Nesta ocorrncia, a Formao Cau faz contato

    gradacional com a Formao Batatal no extremo norte, se justape a um sill de rocha

    mfica a oeste e a um dique a sul e recoberta por carbonatos da Formao

    Gandarela a leste.

    No Corpo Principal a formao ferrfera est limitada por falhas, exibindo grande

    complexidade estrutural. Fica na poro central da mina e engloba o Corpo Principal

    da Mina Casa de Pedra.

    A Formao Cau constituda essencialmente por itabiritos e minrios hematticos.

    Dentre os itabiritos, observaram-se os seguintes tipos composicionais: itabirito silicoso,

    itabirito manganesfero, itabirito dolomtico, itabirito anfiboltico alterado, relacionados

    nesta ordem decrescente em termos de sua ocorrncia na Mina Casa de Pedra

    (TRZASKOS-LIPSKI, 2001 apud RELATRIO INTERNO CSN- SNTESE DA

    MINERALOGIA DA MINA CASA DE PEDRA).

    3.2.1.1 Mina Casa de Pedra - Tipologias de Minrio de Ferro

    A Tabela III.1 apresenta as tipologias de minrio da Mina Casa de Pedra, com enfoque

    na mineralogia.

  • 9

    Tabela III.1 - Litotipos da Mina Casa de Pedra (modificada de Relatrio Interno-

    Sntese da Mineralogia 2009).

    TipologiaCaractersticas

    qumicasMineralogia

    Hematita

    Compacta Fe > 64%

    constituda predominantemente por cristais de hematita granular (nas formas granular e lobular)

    e hematita especular. A textura predominante deste tipo de minrio a granoblstica de

    granulao fina. A distribuio da porosidade heterognea. Observando-se com detalhes as

    diferenas entre os corpos da mina, percebeu-se que a hematita compacta do Corpo Oeste

    apresenta maiores porcentagens de martita e magnetita, alm de goethita e limonita, quando

    comparada com as hematitas compactas dos corpos Principal e Norte. J a porosidade ficou com

    uma mdia de 35% para os corpos Norte e Principal, contra os 27% do Corpo Oeste.

    Hematita

    Branda Fe > 64%

    Constitui-se, essencialmente, por hematita granular, hematita especular e martita. So

    observados, em igual proporo, entre os corpos da mina, baixas porcentagens de limonita e

    xidos de mangans. Comparando-se os corpos entre si, observou-se que a hematita branda do

    corpo Oeste, Mascate e Entre Corpos apresenta maiores porcentagens de magnetita e goethita.

    Hematita Brechada: ocorre apenas no Corpo Principal e mineralogicamente composto por

    hematita granular, hematita especular, pouca limonita e grande porcentagem de goethita (10%).

    Itabirito Rico

    Brando

    Fe < 64 %

    Fe > 58%

    caracterizado por apresentar bandas de hematita e slica alternadas, com espessuras

    milimtricas. Apresenta elevado teor de ferro (58 a 64% ). A composio mineralgica deste tipo

    nos corpos Principal e Norte constituda por hematita granular (nas formas granular e lobular),

    hematita especular, pequena porcentagem de martita, magnetita e limonita. J nos corpos Oeste,

    Mascate e Entre Corpos composta por hematita especular, martita, hematita granular e grande

    quantidade de goethita e limonita. A porosidade mdia nos itabiritos ricos brandos da ordem de

    25%. A textura neste tipo de itabirito granolepidoblstica, devido presena dos nveis

    quartzosos intercalados a nveis ferruginosos.

    Itabirito

    Silicoso

    Brando

    Fe < 52%

    Este tipo de minrio compe a maior parte dos itabiritos na mina Casa de Pedra e corresponde a

    um minrio com at 52% de ferro e com a caracterstica mecnica: frivel.

    Apresenta em sua composio mineralgica: martita, hematita granular, hematita especular,

    magnetita, pouca limonita e goethita, alm do quartzo. Este tipo de itabirito apresenta maiores

    porcentagens de goethita para os corpos Mascate, Oeste e Entre Corpos, com valores na ordem

    de 12%. A porosidade mdia para este tipo de minrio da ordem de 25% para todos os corpos

    da mina.

    Itabirito

    Silicoso

    Compacto

    (IPC)

    Fe < 58%Esse itabirito difere do anterior, apenas por apresentar caractersticas mecnicas diferentes (maior

    resistncia mecnica). A porosidade apresenta valor mdio de 21%.

    Itabirito

    Limontico PPC elevado

    determinado atravs da anlise qumica e corresponde a um minrio com elevados valores de

    PPC (perda por calcinao), que determina a perda de gua e gs carbnico da rede cristalina,

    bem como a transformao de carbonatos e sulfatos em xidos. O elevado PPC caracteriza a

    presena de minerais hidratados em grande quantidade. Este tipo de itabirito encontrado,

    localmente, nos Corpo Oeste e Mascate. A mineralogia basicamente composta por martita,

    goethita, limonita, quartzo e pouca quantidade de hematita granular e especular. Apresenta

    porosidade mdia de 30% .

    Itabirito

    Anfiboltico

    Pseudomorfo de

    anfiblio

    Foi encontrado, localmente, no Principal, Oeste e Mascate (maior ocorrncia). Sua principal

    caracterstica apresentar, macro e microscopicamente, cristais de gibsita e/ou goethita fibro-

    radiais, que podem estar representando a pseudomorfose dos anfiblios originais. Sua

    mineralogia composta por gibsita, goethita, limonita, martita, quartzo e pouca hematita granular

    (geralmente microlobular) e especular.

  • 10

    3.2.1.2 Tipologias de Minrio de Ferro da Mina Casa de Pedra - Fases Minerais

    Foram avaliadas 20 amostras de frente de lavra e furos de sondagem, provenientes de

    todos os corpos da Mina Casa de Pedra. Os resultados obtidos por meio de descrio

    petrogrfica so apresentados na figura 3.5.

    Figura 3.5 - Mineralogia do IPC na Mina Casa de Pedra (elaborado com base nos dados do relatrio Interno CSN, 2009). Em resumo, os atributos intrnsecos dos minrios de ferro da Mina Casa de Pedra

    permitem concluir que:

    Mineralogia: Os minrios so constitudos pelas fases minerais: hematita granular

    e especular, martita, magnetita e hidrxidos de ferro goethita e limonita, alm do

    quartzo, xidos de mangans e gibsita. Como minerais acessrios e raros tem-se o

    rutilo e a caolinita;

    Porosidade: no que tange sua distribuio, duas situaes foram observadas: i)

    poros aproximadamente de mesmo tamanho disseminados por toda a massa rochosa;

    ii) poros de granulometria distintas, concentrados em nveis. Tais categorias foram

    designadas, respectivamente, de porosidades homogneas e heterogneas;

  • 11

    Granulometria: os minrios de ferro apresentam no geral a granulometria fina,

    onde as fases de xidos variam de 0,002 a 0,3mm, com tamanho mdio em torno de

    0,06mm.

    3.3 Beneficiamento Mineral

    3.3.1 Conceitos bsicos

    O beneficiamento mineral consiste em um conjunto de operaes com a finalidade de

    modificar a granulometria e a concentrao das espcies minerais que se deseja, sem

    alterar a identidade qumica ou as caractersticas fsicas dos minerais.

    O conjunto de operaes realizadas no beneficiamento de um mineral inclui a

    fragmentao, separao por tamanho, concentrao, separao slido/lquido entre

    outras operaes auxiliares. Estas operaes so arranjadas sequencialmente de

    modo a maximizar a recuperao dos minerais teis contidos no minrio e adequar os

    produtos obtidos qualidade desejada (VALADO e ARAUJO, 2007).

    A concentrao de minerais requer trs condies bsicas: liberabilidade,

    diferenciabilidade e separabilidade dinmica. A liberao dos gros dos diferentes

    minerais obtida atravs de operaes de fragmentao (britagem e moagem)

    intercaladas com etapas de separao por tamanho. A separabilidade dinmica est

    diretamente ligada aos equipamentos empregados. As mquinas de flotao se

    caracterizam por possurem mecanismos capazes de manter as partculas em

    suspenso e de possibilitar a aerao da polpa (PERES, 2003). A diferenciabilidade,

    no processo de flotao est associada modificao e controle das caractersticas

    da superfcie dos minerais, a base da seletividade do mtodo.

  • 12

    3.4 Beneficiamento na minerao Casa de Pedra

    Na figura 3.6 mostrado o fluxograma simplificado da planta de beneficiamento da

    Mina Casa de Pedra.

    Figura 3.6 - Fluxograma simplificado da planta de beneficiamento da Minerao Casa de Pedra.

  • 13

    3.5 Concentrao pelo mtodo de flotao

    Segundo Chaves et. al (2009), a flotao em espuma, ou simplesmente flotao, um

    processo de separao aplicado a partculas slidas que explora diferenas nas

    caractersticas de superfcie entre as vrias espcies presentes. O mtodo trata

    misturas heterogneas de partculas suspensas em fase aquosa (polpas) nas quais se

    introduz uma fase gasosa (normalmente bolhas de ar).

    A seletividade do processo de flotao se baseia no fato de que a superfcie de

    diferentes espcies minerais pode apresentar distintos graus de hidrofobicidade. O

    conceito de hidrofobicidade de uma partcula est associado sua umectabilidade ou

    "molhabilidade" pela gua. Partculas mais hidrofbicas so menos vidas por gua. O

    conceito oposto hidrofobicidade designado como hidrofilicidade. Em termos de

    polaridade os compostos qumicos se dividem em polares e apolares. A importncia

    da polaridade reflete-se no fato de que existe afinidade entre substncias ambas

    polares ou ambas apolares (ou no-polares), no havendo, geralmente, afinidade

    entre uma substncia polar e outra apolar.

    Nos sistemas de flotao a fase lquida sempre a gua, uma espcie polar. A fase

    gasosa quase sempre o ar, constitudo basicamente por molculas apolares. Uma

    substncia hidrofbica pode agora ser melhor caracterizada como aquela cuja

    superfcie essencialmente no-polar, tendo maior afinidade com o ar que com a

    gua. Por outro lado, substncia hidroflica aquela cuja superfcie polar, indicando

    maior afinidade com a gua que com o ar.

    A separao entre partculas naturalmente hidrofbicas e partculas naturalmente

    hidroflicas teoricamente possvel fazendo-se passar um fluxo de ar atravs de uma

    suspenso aquosa contendo as duas espcies. As partculas hidrofbicas seriam

    carreadas pelo ar (aderidas s bolhas) e aquelas hidroflicas permaneceriam em

    suspenso.

    Peres (2011) cita que a mera passagem de um fluxo de ar no suficiente para

    carrear as partculas hidrofbicas. Faz-se necessria a formao de uma espuma

    estvel, que obtida atravs da ao de reagentes conhecidos como espumantes, os

    quais abaixam a tenso superficial na interface lquido/ar e tm ainda a importante

  • 14

    funo de atuar na cintica da interao partcula-bolha, fazendo com que o

    afinamento e a ruptura do filme lquido ocorram dentro do tempo de coliso.

    A vasta aplicao industrial da tcnica de flotao se deve ao fato de que minerais

    naturalmente hidroflicos podem ter sua superfcie tornada hidrofbica atravs da

    adsoro (concentrao na superfcie) de reagentes conhecidos como coletores. Ou

    seja, a propriedade diferenciadora pode ser induzida (VALADO e ARAUJO, 2007).

    As mquinas de flotao possuem mecanismos capazes de manter as partculas em

    suspenso e de possibilitar a aerao da polpa. A faixa granulomtrica das partculas

    situa-se usualmente entre 1mm e 5m no caso de oxi-minerais e o limite inferior para

    minrios de ferro situa-se na maioria das vezes entre 0,5mm e 10m. O tamanho

    mximo, usualmente denominado top size, fixado pela liberao dos gros do

    mineral de interesse do qual se quer obter um concentrado. Quando a granulometria

    de liberao maior do que a que possibilita o transporte das partculas pelas bolhas

    de ar, esse fator passa a governar o tamanho mximo na alimentao (CHAVES et. al,

    2009).

    O limite inferior da faixa granulomtrica est diretamente relacionado seletividade do

    processo, influenciando no consumo de reagentes e na perda da identidade

    mineralgica das partculas, causada pelo fenmeno denominado slimescoating.

    Estas partculas excessivamente finas so denominadas lamas.

    Originalmente patenteada em 1906, o desenvolvimento do processo de flotao

    permitiu a explorao de minerais que at um passado recente seriam considerados

    inviveis economicamente. Rejeitos de muitas plantas de concentrao gravimtrica

    tinham teor mais alto que o minrio alimentado em muitas plantas de flotao

    modernas (WILLS, 2006).

    3.5.1 Reagentes Utilizados na flotao

    Reagentes de flotao so compostos orgnicos e inorgnicos empregados com o

    objetivo de controlar as caractersticas das interfaces envolvidas no processo.

  • 15

    Dependendo de como atuam no processo de flotao, os reagentes so

    tradicionalmente classificados em coletores, espumantes e modificadores ou

    reguladores. As aes dos modificadores so diversas, destacando-se: ajustar o pH

    do sistema, ajustar o Eh do sistema, controlar o estado de disperso da polpa, facilitar

    e tornar mais seletiva a ao do coletor (funo designada como ativao) e tornar um

    ou mais minerais hidroflicos e imunes ao do coletor -funo conhecida como

    depresso, (PERES, 2011).

    Surfatantes exercem dois papeis principais em flotao. O primeiro consiste na

    adsoro na interface slido/lquido, tornando hidrofbica a superfcie de certos

    minerais, agindo assim como coletor. O segundo a sua influncia na cintica da

    flotao (COELHO e ARAUJO, 1980).

    3.5.2 Coletores

    Coletores so compostos orgnicos que tem a funo de tornar hidrofbicos minerais

    naturalmente hidroflicos. Suas molculas contem um grupo polar (cabea polar) e

    uma cadeia hidrocarbnica no-polar. A cadeia carbnica tem acentuadas

    propriedades hidrofbicas enquanto que a cabea polar apresenta propriedades

    hidroflicas, reagindo com a gua.

    Os coletores podem ser classificados pela sua carga inica, dividindo-se em catinico

    (positivo), aninico (negativo), no inico (sem carga) e anfotrico (positivos em pH

    cido e negativo em pH alcalino). (NEDER e LEAL FILHO, 2006).

    Os coletores catinicos so os mais utilizados na flotao de minrio de ferro

    (MILLER, 1999). Dentre estes os de maior importncia so as aminas, sendo as

    primrias as mais extensivamente usadas na indstria.

    As aminas so classificadas como primrias, secundrias, tercirias ou quaternrias

    dependendo do nmero de radicais hidrocarbonetos ligados ao tomo de nitrognio.

    Se apenas um grupo hidrocarboneto est presente com 2 tomos de hidrognio, a

    amina denominada amina primria. Da mesma forma, aminas contendo 2, 3 ou 4

  • 16

    grupos hidrocarbonetos so denominadas aminas secundrias, tercirias ou

    quaternrias (FUERSTENAU; MILLER e KUHN, 1985).

    Na Figura 3.7 so apresentadas as estruturas da amnia, amina primria, secundria,

    terciria e quaternria.

    Figura 3.7 Estrutura molecular da amnia, amina primria, secundria, terciria e quaternria (NEDER e LEAL FILHO, 2006).

    Aminas primrias, secundrias e tercirias so bases fracas, sendo seu grau de

    ionizao dependente do pH. J as aminas quaternrias so bases fortes e, portanto,

    completamente ionizadas em qualquer pH (FUERSTENAU, 1985).

    Segundo VIANA (2006) as aminas apresentam propriedades de eletrlitos fracos

    dissociando-se em soluo aquosa com a predominncia da forma molecular ou inica

    em funo do pH da soluo. Em faixa de pH cida ou pouco alcalina predomina a

    espcie inica enquanto que em faixa de pH mais alcalina predomina a espcie

    molecular como mostra a figura 3.8.

  • 17

    Figura 3.8 Atividade versus pH de soluo de dodecilamina, 5x10-5 M (LEJA, 2004 modificado por Viana, 2006). As aminas se ionizam em soluo aquosa por protonao. No caso da dodecilamina:

    RNH2 (aq.) +H2O RNH3+ + OH-. K = 4.3x10 -4

    Em sistemas saturados,

    RNH2 (s) RNH2 (aq.) K = 2x10 -5 (FUERSTENAU, 1985).

    As principais rotas de obteno de aminas esto mostradas na figura 3.9.

  • 18

    Figura 3.9 - Principais rotas de obteno de aminas (NEDER e LEAL FILHO 2006).

    Na Tabela III.2, a seguir, so apresentados os principais coletores catinicos usados

    em flotao de minrio de ferro (LEJA 1983).

    Tabela III.2 - Principais coletores catinicos usados em flotao de minrio de ferro (LEJA, 1983).

    Nota: R= cadeia hidrocarbnica com 10 tomos de carbono, R' = cadeia alqulica curta, geralmente Metil

  • 19

    Os coletores empregados na flotao apresentam de C6 a C20 carbonos na cadeia;

    homlogos mais curtos que C6 no apresentam suficiente atividade superficial,

    enquanto aqueles superiores a C20 tornam-se excessivamente insolveis, chegando,

    em alguns casos, a se tornarem pastosos (SILVA, 2004)

    As aminas empregadas na flotao catinica reversa de minrios de ferro so

    parcialmente neutralizadas com cido actico, para aumentar sua solubilidade em

    gua. O grau de neutralizao, que leva a um melhor desempenho, situa-se entre 25%

    e 30% (VALADO e ARAUJO, 2007).

    Aminas graxas primrias, utilizadas no processo pioneiro USBM, no so mais

    utilizadas em flotao de minrios de ferro. Foram modificadas com a insero do

    grupo polar O-(CH2)3 entre o radical R e a cabea polar NH2 da amina primria. Devido

    presena da ligao covalente C-O, caracterstica da funo orgnica ter,

    reagentes pertencentes a essa classe so designados como eter aminas. A presena

    do grupo hidroflico extra, aumenta a solubilidade do reagente facilitando seu acesso

    s interfaces slido-lquido e lquido-gs, aumenta a elasticidade do filme lquido que

    circunda as bolhas e tambm afeta o momento de dipolo da cabea polar, reduzindo o

    tempo de relaxao dieltrica principal (tempo para reorientao dos dipolos). Esse

    aspecto relevante para a funo espumante da amina (PERES, 2003).

    As aminas secundrias R1R2NH e tercirias R1R2NR3 no so tradicionalmente

    empregadas como coletores de flotao, apesar de apresentarem boa potencialidade

    para a funo. Os sais quaternrios de amnio tm sido utilizados em escala de

    laboratrio, especialmente quando se deseja investigar o efeito de um coletor catinico

    completamente dissociado em toda faixa de pH (SILVA, 2004).

    Recentemente (SANTOS 2011) props o uso de misturas de sais quaternrios de

    amnio com eteraminas primrias para flotao de minrios de ferro portadores de

    anfiblios.

    Magriotis (1995) menciona que no h frmula rpida e fcil para se selecionar um

    coletor prprio para uma dada operao de flotao. Cita seis fatores, entre outros,

    que afetam a resposta de um coletor catinico. Esses fatores so: tamanho de

    partcula, deslamagem do minrio, condicionamento dos reagentes, densidade da

  • 20

    polpa, qumica da gua e temperatura da gua. Pelos resultados obtidos no seu

    trabalho, observa-se que: as eteraminas atuaram como bons coletores na flotao

    reversa do minrio de ferro itabirtico estudado; quatro eteraminas de diferentes

    fabricantes, mesmo semelhantes em composio qumica e tipo de neutralizao,

    podem fornecer resultados diferentes; e eteraminas funcionam como bons coletores

    quando em combinao com querosene.

    3.5.3 Depressores

    Depressores so reagentes capazes de inibir a ao do coletor e hidrofilizar a

    superfcie dos minerais que se destinam ao afundado.

    O amido de milho e de mandioca so depressores orgnicos comumente usados na

    depresso de xidos de ferro.

    A maior parte dos amidos constitui-se, basicamente, de dois compostos de

    composio qumica semelhante e estruturas de cadeia distintas:

    - amilose um polmero linear no qual as unidades a-D-glicose se unem atravs de

    ligaes a-1, 4 glicosdicas;

    - amilopectina, um polmero ramificado no qual as ramificaes se unem a cadeia

    principal atravs de ligaes a-1, 6 glicosdicas;

    A proporo amilopectina/ amilose na frao amilcea das diversas substncias

    vegetais, ou mesmo no caso de variedades de um mesmo vegetal, pode diferir

    bastante. No caso do amido de milho, a relao 3/1 prevalece para as modalidades

    comuns do milho amarelo. A composio da frao amilcea se aproxima de

    amilopectina pura no caso do milho ceroso (Peres, 2001).

    3.5.4 Mecanismos de adsoro de coletores

    A carga superficial dos silicatos tem sua origem primria nas ligaes qumicas no

    totalmente satisfeitas eletricamente e a posio relativa dessas ligaes na estrutura

    cristalina que determinada pela superfcie de quebra associada ou no a planos de

    clivagem (VIANA, 2006).

  • 21

    Assim, a gerao de carga superficial pode ser atribuda primordialmente s

    superfcies quebradas, ou no completadas, onde as ligaes esto dependuradas,

    ou seja, eletricamente insatisfeitas. Essas superfcies, com ligaes incompletas e,

    portanto, com stios de cargas tanto negativas quanto positivas, tendem a reagir

    fortemente com a gua devido polaridade das molculas da gua. Na ausncia de

    outros ons, stios positivos e negativos da superfcie reagem com ons OH- e H+

    fazendo com que a carga superficial seja dependente do pH.

    Em pH bsico, o quartzo e a maioria dos silicatos tem carga superficial negativa.

    As aminas adsorvem na superfcie mineral principalmente devido ao mecanismo de

    atrao eletrosttica entre a cabea polar do coletor e a dupla camada eltrica

    carregada na superfcie do mineral. Estas foras no so to fortes quanto as foras

    qumicas caractersticas dos coletores aninicos. Logo estes coletores tendem a ser

    relativamente fracos em termos de poder coletor. Coletores catinicos so em geral

    muito sensveis ao pH, sendo mais ativos em pH levemente cido (WILLS, 2006).

    Segundo MILLER (1999), a adsoro de coletor na superfcie mineral depende de

    inmeros fatores, como a carga da superfcie e a composio qumica da superfcie do

    mineral. A adsoro eletrosttica dos surfatantes pode ser influenciada por outras

    espcies carregadas presentes no sistema. Por exemplo: a flotao de quartzo com

    amina prejudicada pela presena de KNO3 devido competio entre K+ e os ons

    amnio pela adsoro nos stios negativos da superfcie do quartzo.

    HANUMANTHA (1997) prope o mecanismo ilustrado na figura 3.10 para a adsoro

    de aminas em silicatos. O mecanismo denominado precipitao 2D/3D.

  • 22

    Figura 3.10 - Mecanismo de precipitao 2D/3D (HANUMANTHA 1997).

    Os mecanismos de adsoro das aminas em diversos sistemas de flotao tm sido

    objeto de inmeras investigaes atravs do uso de tcnicas como microflotao,

    medidas de ngulo de contato, medidas de potencial zeta, isotermas de adsoro,

    espectroscopia infravermelha, XPS e outras. Um fator marcante em praticamente

    todas as investigaes que se referem flotao de silicatos com aminas a

    concordncia da dependncia do mecanismo de adsoro das aminas com o pH. O

    grfico mostrado na figura 3.11 foi elaborado por FUERSTENAU, MILLER e HUHN

    (1985), para o sistema amina/quartzo e mostra a correlao entre recuperao na

    flotao, ngulo de contato, potencial zeta e cobertura da superfcie do quartzo em

    funo do pH, ainda hoje amplamente empregado para ilustrar a dependncia do

    mecanismo de adsoro das aminas com o pH.

  • 23

    Figura 3.11 - Flotao de quartzo com acetato de dodecilamina (ADA), 4x 10-5 M

    (FUERSTENAU, 1985).

    3.5.5 Interao entre Surfatantes

    Segundo VIANA (2006), na dcada de 60 surgiram estudos detalhados sobre

    interaes entre reagentes na flotao. Os primeiros trabalhos dedicaram-se a

    misturas de reagentes aninicos ou catinicos com lcoois. Nos ltimos 20 anos,

    foram publicados alguns trabalhos relacionados adsoro de misturas de coletores

    na interface alumina-gua, na flotao de feldspato e na flotao reversa de hematita.

    Segundo WIILS (1997) comum adicionar mais de um coletor a um sistema de

    flotao, geralmente uma combinao de um coletor mais seletivo com um menos

    seletivo, porm mais poderoso, para promover a recuperao dos minerais mais

    lentamente flotados. Opes j incorporadas na prtica industrial, em relao ao

    coletor, incluem a combinao de monoaminas com diaminas e a substituio parcial

    de aminas por leo diesel.

    ngulo de contato (grau)

    Cobertura superfcie% monocamada

    Potencial zeta (mv)

    Recuperao flotao (%)

    PO

    TE

    NC

    IAL Z

    ETA

    N

    GU

    LO

    DE

    CO

    NTA

    TO

    -C

    OB

    ER

    TU

    RA

    SU

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    RF

    CIE

    -R

    EC

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    A

    O

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    ngulo de contato (grau)

    Cobertura superfcie% monocamada

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    ngulo de contato (grau)

    Cobertura superfcie% monocamada

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    FLO

    TA

    O

  • 24

    A mistura de diaminas com monoaminas prtica usual visando produo de

    concentrados com baixo teor de slica. A proporo de diamina maior na gerao de

    concentrados com especificao para reduo direta (ARAUJO et al, 2004).

    A mistura de diferentes surfatantes, frequentemente, leva sinergia de seus efeitos

    nas propriedades do sistema que se investiga. Esse fato atribudo ao impacto que a

    mistura gera na concentrao micelar crtica (CMC) e na tenso interfacial (TI), que

    so menores que a CMC e a TI de cada um dos reagentes considerados

    isoladamente.

    Silva (2004) estudou a flotao reversa de minrio de ferro com amina, na presena

    de diferentes tipos de lcoois, mostrando que os melhores resultados de recuperao

    de quartzo esto associados a comprimentos e formas de cadeias de amina e lcool

    semelhantes.

    HANUMANTHA (1997) apresenta reviso de estudos de flotao reportando o uso de

    vrias combinaes de surfatantes. Discute o comportamento de mistura de coletores

    em relao adsoro na interface slido/ lquido, objeto de estudo de vrios autores.

    Os resultados mostram que a flotabilidade melhora com combinao de surfatantes

    em relao a seu uso individual. A melhora atribuda interao cadeia-cadeia e

    reduo da repulso eletrosttica entre grupos inicos.

    SCAMEHORN (1986) afirma que a atrao em sistemas de misturas de reagentes

    cresce na seguinte ordem: catinico/no inico, aninico/no inico e

    catinico/aninico.

    3.5.6 Interao entre coletores e espumantes

    A adio de espumantes no sistema de flotao pode acarretar em modificaes na

    formao da espuma, na estabilidade, na drenagem, no tamanho das bolhas na taxa

    de colapso e na seletividade em relao aos minerais de interesse (SILVA, 2004).

    Alguns desses espumantes utilizados no processo de flotao adsorvem tanto na

    interface lquido-ar, como interagem com o coletor adsorvendo tambm na interface

  • 25

    slido-lquido. Esta interao entre coletor e espumante pode agir no consumo de

    reagentes e poder de coleta no sentido de diminuir o primeiro e aumentar o segundo.

    Estudos de adsoro de dodecilamina na superfcie de KCl e flotao em tubo de

    Hallimond mostraram que a adio de hexanol pode melhorar significativamente a

    flotabilidade (MONTE, et al., 2004).

    Os surfatantes empregados como espumantes em sistemas de flotao so

    compostos no inicos, geralmente pertencentes classe dos lcoois ou dos teres.

    CHRISTMAN (1930) apud LEJA (1989) verificou a ocorrncia de interaes qumicas

    entre coletores e espumantes com base na eliminao da espuma em alguns

    conjuntos de condies.

    SILVA (2004) cita estudos conduzidos por Schulman, Rideal e seus colaboradores,

    realizados em um grande nmero de sistemas (monocamada A/ Surfactante B) por

    mais de 20 anos, que tem gradualmente identificado os parmetros de controle das

    interaes. Verificou-se que a primeira condio para que a penetrao ocorra a de

    que o grupo polar de A e B no sejam idnticos.

    Estudos de penetrao mostraram claramente o fato de que a adsoro de molculas

    B dissolvidas em um substrato fortemente acentuada pela presena de um outro

    surfatante A (com um grupo polar diferente) na interface ar gua. (SILVA, 2004).

    Estudos detalhados de MARSDEN e SCHULMAN (1938) apud LEJA (1983) com

    misturas de surfatantes contendo a mesma cadeia hidrocarbnica, mas diferentes

    grupos polares, -COOH, -NH2, OCH3, -OH, mostraram que interaes on-dipolo so

    mais fortes que dipolo-dipolo. A coeso lateral entre os dois grupos polares muda

    consideravelmente com a ionizao de um dos grupos, o que obtido atravs do pH.

    As melhores coeses laterais ocorrem em filmes mistos equimolares a 50% de

    ionizao do cido ou amina. Se a ionizao decresce abaixo de 50% ou aumenta

    acima de 50% , uma expanso do filme misto ocorre, diminuindo as foras laterais

    entre os grupos polares.

  • 26

    A curva de tenso versus concentrao com surfatantes solveis A e B e sua mistura

    mostra que h uma interao entre esses dois surfatantes na interface slido-lquido

    (figura 3.12).

    Figura 3.12- Tenso superficial versus concentrao (KEX) etil xantato potssio e

    (C16TAB) brometo de cetiltrimetil amnio (Leja 1989).

    Similarmente, uma reduo no valor da CMC de um surfatante A com adio de

    surfatante B, interpretado como formao de micelas mistas (figura 3.13), e uma

    adsoro preferencial de um componente no filme misto na interface ar soluo, so

    todos sinais de interaes entre surfatantes.

  • 27

    Figura 3.13 CMC versus concentrao do lcool (LEJA, 1989).

    Neutralizando a repulso eletrosttica entre as cabeas polares, as molculas neutras

    mudam a estrutura de camada adsorvida aumentando a densidade da monocamada.

    A coadsoro da amina e lcool via associao alquilamonium-lcool pode explicar a

    mistura de surfantes na monocamada adsorvida na qual resulta da diferena

    observada na inclinao dos ngulos das cadeias hidrocarbnicas na mistura (SILVA,

    2004).

  • 28

    4 METODOLOGIA

    Neste captulo sero apresentados os materiais e mtodos utilizados no do

    desenvolvimento do presente estudo.

    4.1 Recursos laboratoriais

    Para desenvolvimento dos trabalhos, foram utilizados os recursos laboratoriais da

    empresa CSN e da Escola de Engenharia da UFMG.

    4.2 Obteno e Procedncia das amostras

    A amostra utilizada proveniente da Mina Casa de Pedra, representando o material

    denominado Itabirito Pobre Compacto IPC da Mina Casa de Pedra.

    A composio da amostra global foi feita pela rea de desenvolvimento e representa

    as litologias que efetivamente faro parte do Run of Mine (ROM) que ser alimentado

    na planta de beneficiamento futura. Esta nova Planta ser implantada no Projeto de

    Expanso da Minerao e contemplar circuito de moagem para posterior

    concentrao dos Itabiritos Compactos.

    4.3 Preparao das amostras

    As amostras foram preparadas visando adequao aos mtodos de determinao

    dos parmetros de qualidade, conforme recomendado pela norma ISO/ ABNT 3082.

    Para homogeneizao, diviso e cominuio das amostras foram utilizados os

    seguintes equipamentos:

  • 29

    divisor rotativo;

    divisor de rifles;

    Britador de mandbulas;

    moinho de rolos;

    moinho de bolas;

    pulverizador da marca Herzog.

    4.4. Caracterizao da amostra

    4.4.1 Anlise Granulomtrica

    O peneiramento foi realizado a mido, em peneiradores da marca Dialmtica,

    utilizando peneiras de dimenses 500 x 500mm, nas seguintes malhas:

    31,7mm;

    6,35mm;

    1,0mm;

    0,5mm;

    0,150mm;

    0,106mm;

    0,075mm;

    0,038mm.

    4.4.2. Anlises Qumicas

    As anlises qumicas foram feitas utilizando a tcnica de dicromatometria para anlise

    do ferro e espectrometria de emisso de Plasma para anlise dos contaminantes

    (silcio, alumnio, fsforo e mangans).

    A anlise do ferro foi realizada em titulador automtico da marca Dosimat.

  • 30

    O espectrmetro de Plasma utilizado da marca Spectro, modelo Spectroflame

    Modula S.

    Foram realizadas anlises qumicas das seguintes amostras: global e faixas

    granulomtricas geradas no peneiramento, amostras geradas nos processos de

    deslamagem (alimentao, underflow e overflow) e flotao (alimentao,

    concentrado e rejeito).

    4.4.3 Determinao do grau de liberao

    A determinao do grau de liberao foi feita pelo mtodo de GAUDIN, que utiliza

    microscopia tica e consiste na observao de amostras minerais em vrias faixas

    granulomtricas, obtendo-se o grau de liberao para cada uma delas (VALADO e

    ARAUJO, 2007). O equipamento utilizado da marca Olympus, modelo TL3,

    pertencente ao laboratrio da EEUFMG.

    4.4.4 Caracterizao mineralgica

    Para realizao da anlise mineralgica, a amostra foi submetida a anlise semi-

    quantitativa por difratometria de raios-x realizada em um difratmetro Philips, modelo

    PW1710, utilizando radiao CuK e cristal monocromador de grafita, velocidade de

    varredura 0,0602/s, tempo de contagem 1s, intervalo de varredura de 30 at 900 2.

    O mtodo de anlise se baseia na comparao dos valores das distncias

    interplanares e das intensidades dos picos nos difratogramas das amostras analisadas

    e uma amostra de referncia, utilizando o padro do banco de dados PDF-2 do ICDD

    International Centre for Diffraction Data.

  • 31

    4. 5 Deslamagem

    As amostras passaram por deslamagem e ento foram realizados os testes de

    flotao em bancada. O procedimento completo adotado para a deslamagem e

    flotao est descrito no Anexo 01.

    4.6. Flotao em bancada

    Para a realizao dos testes de flotao em bancada as amostras de IPC foram

    previamente modas abaixo de 0,150mm para se obter o grau de liberao requerido

    concentrao. Aps passarem pelo processo de deslamagem, iniciaram-se os testes

    de concentrao.

    Os testes de flotao foram feitos em clula CDC- modelo EEPN 1000, com 800g de

    alimentao seca, mantendo-se fixas as seguintes variveis:

    Percentual de slidos: 40%;

    Rotao: 1200 rpm;

    Reagentes utilizados no ajuste do pH: HCl e NaOH;

    Depressor: gritz de milho a 450 g/t;

    Tempo de condicionamento do amido: 5:00 min;

    Tempo de condicionamento da amina: 1:45 min;

    Tempo mdio de coleta de espuma: 6 min;

    tempo de flotao: 6 min (correspondente s etapas rougher e cleaner,

    segundo o teste padro adotado).

    Foram realizados testes variando principalmente o pH, tipos de coletores e dosagem

    dos mesmos, e misturas de coletor com espumante em diferentes propores.

    As faixas de pH testadas foram: 9,5; 10; 10,5; e 11.

    Os coletores testados foram:

  • 32

    etermonoamina Flotigam EDA3 da Clariant;

    eterdiamina Tomah DA-14 da Airproducts;

    mistura etermonoamina Flotigam EDA3 + espumante Montanol 800 .

    A escolha do espumante baseou-se no trabalho de Silva 2004, que apresentou testes

    de flotao com adio de espumantes: Yserol 60, Flotanol D14, Benemax 685P,

    CytecOreprep F523, CytecOreprep X 133, Montanol 800, MIBC, CytecOreprep F507,

    Flotanol C7, CytecOreprep F535. Os melhores resultados foram obtidos com uso do

    Benemax e do espumante Montanol 800. Os testes realizados por Silva mostraram

    que no intervalo de 10% a 30% de substituio do coletor por espumante foram

    encontrados os melhores resultados.

    Foram realizados tambm testes preliminares com misturas de aminas

    (etermonoaminas e eterdiaminas) com sal quaternrio de amnio. Os resultados no

    foram considerados neste estudo em funo de no terem sido positivos. A ausncia

    de anfiblios no itabirito anfiboltico foi considerada a causa dos resultados negativos

    encontrados nos testes preliminares.

    A Tabela IV.1 mostra o planejamento da 1 etapa dos testes de flotao. As dosagens

    de coletor e depressor so apresentadas nas unidades g/ t de minrio alimentado e g/t

    de SiO2 alimentada.

  • 33

    Tabela IV.1 Parte 01 - Planejamento dos testes de flotao -1 etapa

    Tabela IV.1 Parte 02 - Planejamento dos testes de flotao-1 etapa

  • 34

    A Tabela IV.2 mostra o planejamento da 2 etapa dos testes de flotao.

    Tabela IV.2 - Planejamento dos testes de flotao 2 etapa

  • 35

    A figura 4.1 mostra o resumo da metodologia usada no presente estudo.

    Figura 4.1 - Fluxograma simplificado da metodologia dos estudos utilizada.

  • 36

    5 RESULTADOS E DISCUSSO

    Os resultados dos ensaios realizados na fase experimental desse estudo so

    apresentados a seguir.

    5.1 Caracterizao

    5.1.1. Anlise Granuloqumica

    Os resultados da distribuio granulomtrica e qumica por frao so apresentados

    na tabela V.1.

    Tabela V.1 - Distribuio granulomtrica e anlise qumica por frao

    Pelos resultados mostrados na tabela V.1 observa-se que 74% do material fica retido

    na malha de 150m. importante observar tambm o percentual de material passante

    em 38m, 8%.

    A representao grfica dos resultados mostrada na figura 5.1.

  • 37

    Figura 5.1 Distribuio granulomtrica (percentual passante acumulado versus

    tamanho em m).

    5.1.2. Grau de liberao

    Os resultados obtidos pelo teste do grau de liberao utilizando mtodo de Gaudin so

    exibidos na Figura 5.2.

    Figura 5.2 - Grau de liberao da amostra de IPC.

  • 38

    Pelo grfico exibido na figura 5.2 observa-se que o grau de liberao de 91% foi

    atingido para frao

  • 39

    Figura 5.3 -Difratograma obtido pela anlise da amostra global do Itabirito Pobre Compacto.

    Posio 2

  • 40

    5.2 Testes de Flotao

    Para avaliao dos testes de flotao foram consideradas as diferenas na

    seletividade (IS), eficincia de separao (ES), Recuperao mssica (RM) e

    recuperao metalrgica (RMet.) e o percentual de ferro no rejeito da flotao em

    funo:

    - do coletor utilizado e sua dosagem;

    - de diferentes faixas de pH;

    - da mistura de coletor + espumante utilizada.

    Foram avaliados tambm o percentual de distribuio de SiO2 no rejeito e o percentual

    de distribuio de ferro no concentrado ao final dos testes.

    As definies dos parmetros de avaliao IS, ES, RM e RMet. encontram-se no

    Anexo 05.

    Os principais reagentes utilizados no teste de flotao em bancada so descritos na

    Tabela V.2.

    Tabela V.2 - Descrio dos principais reagentes utilizados

    Fonte: www.clariant.com. Acessado em 04/09/2010

    Fonte: www.airproducts.com. Acessado em 04/09/2010.

  • 41

    Os testes de flotao em bancada foram realizados da seguinte forma:

    - na primeira etapa do estudo foram testadas dois tipos de amina (ter monoamina

    Flotigam EDA 3 e eterdiamina Tomah DA-14), variando-se a dosagem do coletor e o

    pH;

    - na segunda etapa do estudo, o coletor Flotigam EDA3 foi parcialmente substitudo

    pelo espumante Montanol 800. Foram testados trs percentuais de substituio.

    Os resultados completos dos testes de flotao podem ser vistos nos Anexos 02, 03 e

    04.

    Definiu-se como critrio de aprovao do teste o valor mximo de 1,80% de SiO2 no

    concentrado da flotao.

    5.2.1 Primeira etapa dos testes de flotao Avaliao dos testes

    utilizando o coletor Flotigam EDA3

    Na figura 5.4 so exibidos os resultados de SiO2 obtidos para o concentrado dos

    testes de flotao utilizando a amina Flotigam EDA3, durante a 1 etapa dos testes.

    Figura 5.4 - percentual de SiO2 no concentrado dos testes de flotao utilizando amina

    Flotigam EDA3, para diferentes valores de pH.

  • 42

    Pelos resultados apresentados observa-se que somente os testes com as dosagens

    de amina de 275 e 325 g/t SiO2 apresentaram resultados satisfatrios, ou seja, com

    SiO2 no concentrado menor que 1,80%. Como este critrio foi considerado

    eliminatrio, os demais parmetros de avaliao (ndice de Seletividade, Eficincia de

    Separao, RM, RMet e percentual de ferro no rejeito) s sero avaliados para estas

    dosagens de amina. Desta forma, os testes com dosagem de amina de 175 e 225 g/t

    de SiO2 foram reprovados e assim, no sero mais mencionados.

    Nas figuras 5.5 e 5.6 so apresentadas respectivamente a eficincia de separao e o

    ndice de Seletividade das duas dosagens de coletor para as quais obteve-se

    percentual de SiO2 no concentrado da flotao menor que 1,80.

    Figura 5.5 Eficincia de separao obtida no teste utilizando amina Flotigam EDA3,

    em diferentes valores de pH.

  • 43

    Figura 5.6 ndice de Seletividade obtido no teste utilizando amina Flotigam EDA3,

    em diferentes valores de pH.

    Pela observao dos grficos verifica-se que tanto a ES quanto o IS crescem

    medida que o pH aumenta de 9,5 at 11.

    Os melhores resultados para as duas dosagens ocorrem em pH 11. A ES para a

    dosagem de 275 g/t SiO2 em pH 10 e 10,5 maior que a ES na dosagem de 325 g/t

    SiO2 para os mesmos valores de pH. Isto vantajoso considerando o alcance de

    melhor resultado com menor consumo de reagentes.

    Com relao ao IS os valores alcanados so prximos e praticamente independentes

    da dosagem do coletor.

    Na figura 5.7 representado o percentual de ferro no rejeito dos testes. Os melhores

    resultados novamente apontam a dosagem de 275 g/t SiO2 com pH 11.

  • 44

    Figura 5.7 percentual ferro no rejeito obtido no teste de flotao utilizando amina

    Flotigam EDA3, em diferentes valores de pH.

    Pela observao do grfico mostrado na figura 5.7 verifica-se que a avaliao do teor

    de ferro no rejeito mostra melhores resultados com o uso da dosagem de 275g/t SiO2.

    Na figura 5.8 esto representadas as Recuperaes mssicas e metlicas dos testes

    da 1 etapa utilizando a amina Flotigam EDA3.

  • 45

    Figura 5.8 - Recuperaes mssicas e metalrgicas dos testes da 1 etapa utilizando a

    amina Flotigam EDA3.

    Pelo grfico mostrado na figura 5.8 observa-se que os resultados de recuperao

    metlica e mssica so similares para as duas dosagens de coletor testadas. Desta

    forma, novamente consideramos a dosagem de 275g/t SiO2 como melhor parmetro

    uma vez que representa menor consumo de reagentes, atingindo resultado similar ao

    atingido com dosagem superior de coletor.

    Pela avaliao de todos os parmetros apresentados para o coletor Flotigam EDA3:

    percentual de SiO2 no concentrado, percentual de ferro no rejeito, ES, IS,RM e RMet

    conclui-se que a melhor condio para o minrio estudado a dosagem de amina de

    275g/t SiO2 em pH 11.

  • 46

    5.2.2 1 etapa dos testes de flotao - Avaliao dos testes utilizando o coletor Tomah DA-14

    Na figura 5.9 so exibidos os resultados de SiO2 obtidos no concentrado dos testes de

    flotao utilizando o coletor Tomah DA-14.

    Figura 5.9 - percentual de SiO2 no concentrado dos testes de flotao utilizando amina

    Tomah DA 14, para diferentes valores de pH.

    Os testes utilizando a diamina Tomah DA-14 apresentaram resultados de SiO2 no

    concentrado menores que 1,8% para os pHs 10,5 e 11. Para faixas de pH ligeiramente

    menores, o percentual SiO2 no concentrado ficou extremamente elevado. Desta forma,

    deve-se tomar muito cuidado com o uso deste tipo de coletor devido alta

    sensibilidade dos resultados pequena variao no pH.

    Trabalhando-se com pH 11, o uso desta diamina possibilita a obteno de

    concentrados com teores de SiO2 mais baixos do que os obtidos com uso da

    monoamina o que favorvel obteno de pellet feed de reduo direta (percentual

    de SiO2 de 1,29 e 1,21 para 275 e 325 g/tSiO2 a pH11 respectivamente).

  • 47

    Na figura 5.10 so apresentadas comparaes entre as Eficincias de separao em

    diferentes faixas de pH para a amina Flotigam EDA3 e Tomah DA-14.

    Figura 5.10 - Eficincia de separao (ES) em diferentes pHs para a amina Flotigam

    EDA 3 e Tomah DA-14.

    Como esperado, os resultados exibidos na figura 5.10 mostram que em toda faixa de

    pH a ES maior para a monoamina do que para a diamina devido ao seu menor poder

    de coleta.

    Na figura 5.11 representado o percentual de ferro no rejeito dos testes.

  • 48

    Figura 5.11 - Percentual de ferro no rejeito da flotao com uso do coletor Tomah DA-

    14.

    O melhor resultado alcanado ocorreu para dosagem de 275g/t SiO2 em pH 10,5. Uma

    possvel explicao seria a coexistncia de amina inica e molecular 50%/50% neste

    pH.

    Na figura 5.12 exibido grfico apresentando as recuperaes mssicas e metlicas

    dos testes com o coletor Tomah DA-14.

  • 49

    Figura 5.12 - Recuperaes mssicas e metlicas dos testes com o coletor Tomah

    DA-14.

    Pela avaliao dos resultados mostrados na figura 5.12 conclui-se que os melhores

    resultados apontam pH 10,5 e 11 e dosagem de coletor de 275g/t SiO2.

    Lembrando que os altos valores de recuperao mssica para as faixas de pH 9,5 e

    10 esto associados a altos teores de SiO2 no concentrado, como j anteriormente

    mostrado na figura 5.9.

    Na figura 5.13 apresentado comparativo do percentual de distribuio de ferro no

    concentrado versus percentual de distribuio de SiO2 no rejeito da flotao para os

    dois tipos de coletores testados.

  • 50

    Figura 5.13 Percentual de distribuio de ferro no concentrado versus percentual de

    distribuio de SiO2 no rejeito da flotao para os dois tipos de coletores testados.

    Na figura 5.14 mostrada ampliao do quadrante superior direito do grfico da figura

    5.13.

    (%)

  • 51

    Figura 5. 14 - Ampliao do quadrante superior direito do grfico da figura 5.13.

    O grfico mostra que a melhor distribuio ocorre para o coletor Flotigam EDA3 a pH

    10,5 e 11.

    O coletor Tomah DA-14 no mostrou bons resultados na avaliao destes parmetros

    j que apresentou valores bem menores de percentual de distribuio de SiO2 no

    rejeito quando comparado com a monoamina.

    5.2.3 - 2 etapa dos testes de flotao - substituio parcial do coletor pelo

    espumante Montanol 800

    Na 2 etapa do estudo o coletor foi parcialmente substitudo por espumante. O objetivo

    desta substituio seria a obteno de resultados similares ou melhores que obtidos

    com o uso do coletor isoladamente proporcionando reduo de custos com consumo

    de reagentes.

    (%)

  • 52

    Foram realizados testes com 3 percentuais de substituio: 15%, 20% e 30% de

    substituio do coletor pelo espumante Montanol 800.

    Os resultados completos esto no Anexo 04. Na figura 5.15 so apresentados

    graficamente os resultados.

    Figura 5.15 percentual de SiO2 no concentrado teste de substituio de coletor por

    espumante Montanol 800.

    Em todos os testes, o percentual de SiO2 no concentrado ficou acima do estabelecido

    como critrio de aprovao. No entanto a substituio na faixa de 15% a 20% para pH

    9,5 mostra potencial para otimizao dos resultados e est em concordncia com os

    resultados obtidos por Silva (SILVA, 2004). Atribui-se os melhores resultados em pH

    9,5 ao fato de neste pH a espuma ser um fator primordial tendo em vista que a

    porcentagem de espcie molecular neste pH para a dissociao de uma teramina

    muito pequena. Para a dodecilamina pura em pH 9, a porcentagem de espcies

    moleculares de cerca de 1% (VIANA, 2006).

  • 53

    6 CONCLUSES

    Os resultados obtidos mostram que possvel obter pellet feed com

    especificao adequada ao mercado a partir da moagem e flotao do Itabirito

    pobre compacto. Para obteno de pellet feed de alto forno, os melhores

    parmetros encontrados foram coletor monoamina com dosagem de 275 g/t

    SiO2 em pH 11.

    Foi possvel atingir especificao de pellet feed para reduo direta utilizando

    terdiamina como coletor, usando as dosagens de coletor de 275 e 325 g/t

    SiO2 em pH 11.

    Apesar de para o minrio estudado, a mistura de surfatantes no ter mostrado

    ganhos em relao ao seu uso individual, a substituio da monoamina na

    faixa de 15 a 20% em pH 9,5 mostra potencial para otimizao dos resultados

    com a utilizao de diferentes tipos de espumantes.

  • 54

    7 RELEVNCIA DOS RESULTADOS

    O presente trabalho contribuiu para garantir a possibilidade de aproveitamento

    do Itabirito Pobre Compacto da Mina Casa de Pedra, viabilizando-o como

    minrio, aumentando assim as reservas da Companhia Siderrgica Nacional.

    Alm de aumento da reserva, sua utilizao ir reduzir significativamente

    custos e rea necessrios disposio de rejeitos, reduzindo impactos

    ambientais.

  • 55

    8 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS

    Os testes mostraram a obteno de baixos teores de SiO2 no concentrado e

    baixos teores de ferro no rejeito da flotao, apenas com estgios

    correspondentes s etapas rougher e cleaner. Sugere-se incluir outras etapas

    de concentrao para maximizar os ndices de recuperao mssica e

    metlica.

    Devido aos resultados obtidos com a mistura de reagentes em pH 9,5 terem

    mostrado obteno de teores de SiO2 prximos especificao de pellet feed

    para alto forno recomenda-se a realizao de estudos com diferentes tipos de

    espumante.

    Testar outras variveis comuns aos processos de flotao tais como percentual

    de slidos, tempo de condicionamento dos reagentes e velocidade de agitao.

    Testar mistura de monoamina + diamina + espumante.

  • 56

    9 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

    ALKMIN, F.F; TRZASKOS, B.; ZAVAGLIA, G. 1999. Geologia estrutural,

    mineralogia e texturas dos minrios de ferro da Mina de Casa de Pedra CSN:

    Resultados Preliminares. Simpsio Brasileiro de Minrio de Ferro. 1999.

    ARAUJO, A.C. Peres, A.E.C., VIANA, P.R.M. Flotation Machines in Brazil - Columns x

    Mechanical Cells. Proceedings Centenary of Flotation Symposium: Centenary of

    Flotation Symposium, Brisbane, p 187-192, 2004.

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  • 60

    10 ANEXOS ANEXO 01 PROCEDIMENTO DE DESLAMAGEM E FLOTAO

    1.Procedimento de Deslamagem

    Realizar a deslamagem em dois estgios.

    1 estgio:

    - em um balde (transparente e graduado) trabalhar com a polpa com

    aproximadamente 20% de slidos. Usar aproximadamente 2000g em 8 litros de gua.

    Utilizar um agitador mecnico para formao da polpa, regulando o pH em 10,5 com

    NaOH a 5% (se necessrio, corrigir com o cido actico a 5%). Acertado o pH, deixar

    em repouso por 2 minutos, sifonando o sobrenadante at a interface com o slido.

    2 estgio:

    Manter o underflow do 1 estgio no balde e adicionar o mesmo volume de gua

    anterior, repetindo o procedimento acima, coletando o overflow deste estgio no

    mesmo recipiente do overflow do 1 estgio.

    overflow: filtrar, secar, desagregar e retirar uma alquota para anlise qumica

    global.

    Underflow: filtrar em filtro presso, no secando a amostra, arquivando-a para

    posterior teste de flotao.

    2. Preparao do Minrio para Flotao

    Homogeneizar o minrio deslamado (underflow da deslamagem) e quartear a amostra.

    Retirar uma alquota, pesar e colocar para secar em estufa a 150C. Aps a secagem,

    retirar o material da estufa e pesar, calculando a umidade segundo a equao:

    Obter a massa de minrio seco a ser utilizada no ensaio.

  • 61

    Homogeneizar e quartear a amostra at obter a massa calculada acima em base seca

    (usar aproximadamente 700 a 800g), dependendo da disponibilidade de amostra que

    determinar qual tamanho de cuba usar na clula de flotao.

    3. Procedimento para o ensaio de Flotao

    - Adicionar a massa de minrio calculada na cuba de flotao adequada / compatvel

    com a massa disponvel;

    - Adicionar cuba um volume de gua pr-calculado para obter uma polpa com

    aproximadamente 60% de slidos; a gua utilizada deve ser a preparada em pH 10,7;

    - Ligar a mquina de flotao com agitao constante de acordo com a cuba utilizada

    (1200rpm - cuba pequena), mantendo a vlvula de ar da clula na posio fechada;

    - Adicionar volume da soluo de amido, calculado de acordo com o percentual de

    ferro da alimentao), monitorando o pH da polpa. Tempo de condicionamento : 5

    minutos;

    - Regular o pH da polpa com a soluo de NaOH a 5% (se necessrio, corrigir com o

    cido actico a 5%);

    - Adicionar volume da soluo de amina, calculado de acordo com o percentual de

    slica na alimentao. Tempo para condicionamento da amina: 1:45 minutos;

    - Aps o tempo de condicionamento da amina, estando a polpa com cerca de 40%

    de slidos, abrir gradativamente a vlvula de ar da clula de flotao para iniciar a

    flotao da slica;

    - Coletar suavemente a espuma utilizando duas ps de acrlico, mantendo o

    movimento das ps o mais constante possvel;

    - Repr o volume de polpa na cuba, adicionando a gua de reposio, com pH

    utilizado na flotao, para manter o mesmo nvel de espuma;

    - Coletar em bandeja adequada a espuma por 6 minutos, repetindo o procedimento

    anterior quantas vezes for necessrio;

    - Fechar a vlvula de ar e encerrar o ensaio de flotao;

    - Preparao dos produtos, concentrado e rejeito: filtrar, secar e pesar, preparando

    as alquotas para anlise qumica.

  • 62

    ANEXO 02 RESULTADOS DOS TESTES DE FLOTAO 1 ETAPA

    Resultados dos testes utilizando como coletor a monoamina Flotigam EDA3 parte 01

  • 63

    Resultados dos testes utilizando como coletor a monoamina Flotigam EDA3 parte 02

  • 64

    Resultados dos testes utilizando como coletor a monoamina Flotigam EDA3 parte 03

  • 65

    Resultados dos testes utilizando como coletor a monoamina Flotigam EDA3 parte 04

  • 66

    Resultados dos testes utilizando como coletor a monoamina Flotigam EDA3 parte 05

  • 67

    Resultados dos testes utilizando como coletor a monoamina Flotigam EDA3 parte 06

  • 68

    ANEXO 03 - RESULTADOS DOS TESTES DE FLOTAO - 1 ETAPA

    Resultados dos testes utilizando como coletor a diamina Tomah DA-14 parte 01

  • 69

    Resultados dos testes utilizando como coletor a diamina Tomah DA-14 parte 02

  • 70

    Resultados dos testes utilizando como coletor a diamina Tomah DA-14 parte 03

  • 71

    Resultados dos testes utilizando como coletor a diamina Tomah DA-14 parte 04

  • 72

    Resultados dos testes utilizando como coletor a diamina Tomah DA-14 parte 05

  • 73

    Resultados dos testes utilizando como coletor a diamina Tomah DA-14 parte 06

  • 74

    ANEXO 04 - RESULTADOS DOS TESTES DE FLOTAO - 2 ETAPA Resultados dos testes utilizando Montanol 800 em substituio ao coletor parte 01

  • 75

    Resultados dos testes utilizando Montanol 800 em substituio ao coletor parte 02

  • 76

    Resultados dos testes utilizando Montanol 800 em substituio ao coletor parte 03

  • 77

    Resultados dos testes utilizando Montanol 800 em substituio ao coletor parte 04

  • Resultados dos testes utilizando Montanol 800 em substituio ao coletor parte 05