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7/25/2019 Reagentes Depressores de Carbonatos-1-Em

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Reagentes depressores de

carbonatos: uma reviso

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SRIE TECNOLOGIA MINERAL

Reagentes depressores de carbonatos: uma reviso


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PRESIDNCIA DA REPBLICA

Dilma Vana Rousseff

Michel Miguel Elias Temer LuliaVice-Presidente

MINISTRIO DA CINCIA E TECNOLOGIA

Aloizio Mercadante Oliva

Ministro da Cincia e Tecnologia

Luiz Antonio Rodrigues Elias

Secretrio-Executivo

Arquimedes Digenes Ciloni

Subsecretrio de Coordenao das Unidades de Pesquisa

CETEM CENTRO DE TECNOLOGIA MINERAL

Jos Farias de Oliveira

Diretor

Carlos Csar Peiter

Coordenador de Apoio Tecnolgico Micro e Pequena Empresa

Arnaldo Alcover Neto

Coordenador de Anlises Minerais

Claudio Luiz Schneider

Coordenador de Processos Minerais

Cosme Antnio de Moraes Regly

Coordenador de Administrao

Ronaldo Luiz Correa dos Santos

Coordenador de Processos Metalrgicos e Ambientais

Andra Camardel la de Lima Rizzo

Coordenadora de Planejamento, Acompanhamento e Avaliao


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SRIE TECNOLOGIA MINERALISSN 0103-7382 ISBN 978-85-61121-72-3

STM - 89

Reagentes depressores de carbonatos:uma reviso

Aline Pereira Leite NunesEngenheira de Minas (2006) e M.Sc. (2009) pela UFMG(Universidade Federal de Minas Gerais). Foi professorasubstituta do Departamento de Engenharia de Minas da

UFMG em 2008 e 2009. Atualmente, aluna de doutoradoe bolsista do CNPq no Curso de Ps-Graduao emEngenharia Metalrgica e de Minas da UFMG.

Antnio Eduardo Clark PeresEngenheiro Metalurgista pela UFMG (1968), M.Sc. pelaCNEN/UFMG (1973) e Ph.D. pela UBC, Canad (1979).Atualmente, professor associado do Departamento deEngenharia Metalrgica da UFMG.

CETEM/MCT2011


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SRIE TECNOLOGIA MINERAL

Marisa Bezerra de Mello Monte

EditoraClaudio Schneider

Subeditor

CONSELHO EDITORIALArnaldo Alcover Neto (CETEM), Fernando Freitas Lins (CETEM),Regina Carrisso (CETEM), Reiner Neumann (CETEM), Ronaldo LuizCorreia dos Santos (CETEM), Achilles Junqueira Bourdot Dutra (UFRJ),

Antonio E. Clark Peres (UFMG), Jos Aury de Aquino (CDTN), JosFarias de Oliveira (UFRJ), Lino Rodrigues de Freitas (CVRD), LucianoTadeu da Silva Ramos (CVRD), Mrio Rui Machado Leite (IGM-Portugal), Maurcio Leonardo Torem (PUC-Rio).

A Srie Tecnologia Mineral publica trabalhos na rea mnero-metalrgica. Tem como objetivo principal difundir os resultados dasinvestigaes tcnico-cientficas decorrentes dos projetos desenvolvi-dos no CETEM.

Thatyana Pimentel Rodrigo de Freitas

Coordenao Editorial

Vera Lcia Esprito Santo Souza

Programao Visual

Andrezza Milheiro da Si lva

Reviso

Nunes, Aline Pereira LeiteReagentes depressores de carbonatos: uma reviso /

Aline Pereira L. Nunes, Antonio Eduardo Clark Peres. __Rio deJaneiro: CETEM/MCT, 2011.

47p.: il (Srie Tecnologia Mineral, 89)

1. Carbonatos. 2. Flotao. 3. Depressores. I. Centro deTecnologia Mineral. II. Peres, Antonio E. Clark . III. Ttulo. IV.Srie.

CDD 622.7


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SUMRIO

RESUMO _____________________________________________ 7

ABSTRACT ___________________________________________ 8

1 | INTRODUO ______________________________________ 9

2 | OCORRNCIA DOS CARBONATOS COMO GANGA NOS

DEPSITOS MINERAIS ________________________________ 11

3 | REAGENTES USADOS COMO DEPRESSORES DE

CARBONATOS _______________________________________ 13

3.1 | Pol issacardeos ________________________________ 14

3.2 | Outros compostos orgnicos pol imricos __________ 27

3.3 | Reagentes inorgnicos __________________________ 32

3.4 | Reagentes complexantes ________________________ 35

4 | CONCLUSES _____________________________________ 39

5 | AGRADECIMENTOS ________________________________ 41

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS _______________________ 42


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RESUMO

Os carbonatos ocorrem frequentemente como minerais de

ganga em depsitos de fosfato. Vrios mtodos tm sido pro-postos para a remoo de carbonatos de minrios fosfticos,

mas a flotao o mais promissor. A obteno de seletividade

entre os fosfatos e os carbonatos prejudicada pelas proprie-

dades fsico-qumicas semelhantes, mas a utilizao de rea-

gentes depressores seletivos pode facilitar o beneficiamento de

minrios fosfticos com altos teores em carbonatos.

O presente trabalho apresenta uma reviso sobre os principaisreagentes utilizados como depressores de carbonatos, abor-

dando os possveis mecanismos envolvidos na adsoro desses

reagentes nos minerais.

Palavras-chave

Carbonatos, fosfatos, depressores, flotao.


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ABSTRACT

The presence of carbonates is frequent in phosphate deposits.

Several methods have been proposed to remove carbonates

from phosphate ores, but froth flotation is the most promising

one. Achieving selectivity between phosphates and carbonates is

hampered by the similarity in physical and chemical properties,

but the use of selective depressants may facilitate the processing

of phosphate ores with high contents in carbonates.

This paper presents an overview of the main reagents used as

carbonate depressants and the possible mechanisms involved in

the adsorption of these reagents onto the minerals are outlined.

Keywords

Carbonates, phosphates, depressants, froth flotation.


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Reagentes depressores de carbonatos: uma reviso 9

1 | INTRODUOOs carbonatos ocorrem em muitos tipos de depsitos como

minerais de ganga, principalmente sob a forma de calcita e

dolomita. Alm de ocorrerem nos depsitos de fosfatos gneos e

sedimentares, os carbonatos tambm so comuns em depsitos

de sulfetos.

Na fabricao de fertilizantes, o fosfato passa por um processo

de dissoluo com cido sulfrico, formando cido fosfrico.Fosfatos com altos teores em carbonatos levam formao de

sulfato de clcio (gesso), diminuindo o rendimento do processo e

elevando excessivamente o consumo de cido sulfrico

(TANAKA et al., 1988). O beneficiamento de minrios fosfticos

com ganga dolomtica complicado e os altos teores de MgO

tambm elevam excessivamente o consumo de cido sulfrico

durante a produo de fertilizantes. A obteno de concentradosfosfticos contendo teores de MgO abaixo de 1% e com

recuperao aceitvel o maior desafio encontrado atualmente

em concentradores de fosfatos que apresentam a dolomita como

principal mineral de ganga (ZHENG e SMITH, 1997).

Vrios mtodos de concentrao tm sido propostos para a

remoo de carbonatos de minrios fosfticos, como a sepa-

rao em meio denso, separao gravtica, separao magn-tica e a calcinao, porm esses mtodos apresentam vrias

limitaes, como baixa eficincia e custo elevado. A flotao o

mtodo mais promissor, porm vrios fatores dificultam a

obteno de seletividade, como a semelhante composio

qumica superficial entre os fosfatos e os carbonatos, a alta

atividade superficial dos coletores utilizados, interaes entre

espcies inicas dissolvidas de um mineral sobre outro e inte-


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10 Aline P. L. Nunes e Antnio E. C. Peres

raes entre espcies inicas dissolvidas e reagentes (HANNA eSOMASUNDARAN, 1976).

Calcita e apatita apresentam propriedades fsico-qumicas muito

similares, j que ambos so portadores de clcio. Os ons

provenientes da rede de uma e da outra modificam o com-

portamento original para igual-la ao exibido pela fornecedora

das espcies qumicas dissolvidas (LEAL FILHO, 1988;

SOMASUNDARAN et al., 1985; SOMASUNDARAN e EL-MOFTY,2002).

Nos depsitos de fosfatos gneos, os minerais apresentam

superfcies bem cristalizadas, o que favorece a adsoro dos

reagentes e a obteno de seletividade, mesmo quando os

carbonatos ocorrem como ganga. No caso de fosfatos sedi-

mentares, a apatita apresenta-se com alto grau de substituio

de ons em sua rede cristalina e as partculas normalmentepossuem alta superfcie especfica, elevando o consumo de

reagentes e reduzindo seletividade da adsoro. O beneficia-

mento de fosfatos de origem sedimentar com ganga carbontica

um problema mundial e no existe at o momento nenhuma

tecnologia de concentrao em escala industrial para esses

minrios (PRASAD et al., 2000; SIS e CHANDER, 2003). Vrias

pesquisas tm sido realizadas com o objetivo de se encontrar

depressores que adsorvam preferencialmente nos carbonatosdurante a flotao aninica direta de fosfatos.


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2 | OCORRNCIA DOS CARBONATOS COMO GANGANOS DEPSITOS MINERAIS

O carbono ocorre na natureza no estado nativo (grafita, dia-

mante e carvo) em estruturas orgnicas, na constituio do gs

carbnico e na forma do radical carbonato. Os minerais

pertencentes classe dos carbonatos como a calcita e a dolo-

mita so encontrados abundantemente em toda a crosta terres-

tre. Esses minerais possuem o nion (CO3)

2-

como unidadebsica em sua estrutura, onde o carbono est ligado a trs

oxignios, formando um arranjo triangular achatado. Quando o

nion carbonato combina com ctions bivalentes, como o clcio

na calcita, cada ction ficar coordenado em relao a seis

oxignios e cada oxignio se coordenar a dois ctions. Podem

ocorrer substituies dos ctions nos minerais do grupo da

calcita, que produz sries de minerais com propriedades fsicas

variando de acordo com a quantidade de substituies. A es-trutura da dolomita semelhante da calcita, porm as cama-

das de ons carbonato se alternam com camadas de clcio e

com camadas de magnsio (KLEIN e HURLBUT, 1993).

A calcita ocorre em rochas gneas como produto de alterao de

silicatos clcicos, por ao da gua contendo dixido de carbono

dissolvido. Nas rochas sedimentares e metamrficas, a calcita

se apresenta tanto distribuda como partculas finas oucimentando outros minerais quanto em abundncia como cons-

tituinte, ocorrendo como enormes massas rochosas (FERNANDES,

2007).

A dolomita forma espessas camadas superficialmente extensas

em sries de rochas sedimentares e metamrficas e est comu-

mente associada calcita em calcrios e mrmores. A dolomita

ocorre tambm como mineral de origem hidrotermal principal-


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mente em veios de chumbo e zinco associada com fluorita,calcita, barita e siderita. A ankerita um carbonato comum em

formaes ferrferas pr-cambrianas (FERNANDES, 2007; KLEIN

e HURLBUT, 1993).


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3 | REAGENTES USADOS COMO DEPRESSORES DECARBONATOS

Os reagentes usados como depressores na flotao so rea-

gentes capazes de proporcionar um carter hidroflico acentuado

a determinadas superfcies minerais e de inibir a ao de

coletores sobre essas superfcies. Os compostos que possuem

essas caractersticas devem apresentar maior capacidade de

interao com os stios superficiais do que os reagentes coleto-res. No caso de depressores orgnicos, para que ocorra essa

forte interao, o depressor deve possuir em sua estrutura um

nmero suficiente de grupos polares altamente hidroflicos que

se orientem em direo fase aquosa, tornando hidroflico o

adsorvato. Essas propriedades so fortemente apresentadas

pelos amidos, taninos, quebrachos, dextrinas, poliacrilamidas,

poliacrilatos, protenas, derivados da celulose etc. Essas mes-mas caractersticas tambm podem ser encontradas nos agen-

tes complexantes como o cido ctrico e em outros polmeros

orgnicos, tais como polifosfatos e poliacrilatos (BADALF e

SHUBERT, 1980; LIN e BURDICK, 1988).

Vrios compostos inorgnicos tambm tm sido utilizados como

depressores de carbonatos na flotao em diversos sistemas

minerais como silicatos, cromatos, dicromatos, fosfatos, polifos-fatos, fluoretos e vrios cidos inorgnicos. Os polissacardeos

utilizados como depressores apresentam vrias vantagens em

relao aos reagentes inorgnicos por serem mais estveis,

mais baratos, biodegradveis e no-txicos (HANNA e

SOMASUNDARAN, 1976; LIU et al., 2000).


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3.1 | Polissacardeos

Os polissacardeos so polmeros orgnicos formados pela con-

densao, atravs do processo de fotossntese, de molculas de

glicose (Figura 3.1) que se ligam de diferentes maneiras, dando

origem a macromolculas ou polmeros. O amido e a celulose

so os polissacardeos naturais mais importantes e ambos so

constitudos por vrios monmeros de glicose. A -D-glicose e a

-D-glicose so os dois tipos de monmeros de glicose existen-

tes e diferem entre si pela orientao dos grupos hidroxila liga-

dos aos tomos de carbono C1.

Figura 3.1.Estruturas cclicas da molcula de glicose.

3.1.1 | Carboximetil celuloseA celulose um polmero linear formado pela ligao de vrios

monmeros -D-glicose atravs dos carbonos C1 e C4. A car-

boximetil celulose (CMC) um derivado altamente solvel em

gua e pode ser obtida pelo tratamento da celulose com

hidrxido de sdio, seguido pela reao com cloroacetato de

sdio. A carboximetil celulose apresenta vrios grupos carboxli-

cos em sua estrutura, o que lhe confere um poder de hidrofili-zao expressivo. A Figura 3.2 mostra a estrutura de uma uni-


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dade dimrica que constitui a carboximetil celulose e seus res-pectivos grupos carboxlicos.

Figura 3.2.Estrutura do dmero que constitui a carboximetil celulose.

A carboximetil celulose amplamente utilizada na flotao de

minrios polimetlicos, como cobre-zinco, cobre-nquel, metais

do grupo da platina, cobre-chumbo-zinco. Nesses sistemas, a

carboximetil celulose tem a funo de deprimir silicatos ativados

inadvertidamente e minerais portadores de magnsio, como o

talco (BULATOVIC, 1999).

Zheng e Smith (1997) estudaram vrios compostos qumicos

para deprimir dolomita, entre eles a carboximetil celulose (CMC)

e a hidroxietil celulose. De acordo com os resultados obtidos, a

CMC mostrou-se como o melhor depressor para a dolomita,

apresentando resultados superiores aos outros reagentes.Utilizando oleato de sdio na concentrao de 60mg/l, o efeito

depressor da CMC sobre a dolomita parece ser independente do

pH (Figura 3.3). Segundo os autores, o efeito depressor sobre a

dolomita pode ser explicado pelo grande tamanho da molcula e

a presena de vrios grupos carboxila, proporcionando fortes

ligaes com os stios metlicos ativos superficiais. A hidroxietil

celulose no se mostrou um depressor efetivo para a dolomita.


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Fonte: Modificado de Zheng e Smith, 1997.

Figura 3.3.Flotabilidade da dolomita em funo do pH na ausncia e

na presena de CMC.

Em estudo sobre as propriedades eletrocinticas e flotabilidade

da huntita (Mg3Ca(CO3)4) com coletores aninicos, Kangal et al.(2004) avaliaram tambm o efeito depressor da CMC sobre o

mineral. O ponto isoeltrico encontrado foi prximo de pH 8 e a

flotabilidade da huntita com oleato de potssio foi superior a 60%

em toda faixa de pH estudada. A flotabilidade mxima de aproxi-

madamente 80% foi obtida com o uso de oleato de potssio em

pH 9 na concentrao de 200mg/l. Sob essas condies foi

avaliado o efeito da concentrao de CMC na flotabilidade dehuntita, cujos resultados so apresentados na Figura 3.4. A

flotabilidade foi reduzida de 80 para 25% em concentraes

acima de 600mg/l. Segundo os autores, a adsoro da CMC

sobre os stios superficiais Mg2+pode ser considerada como um

dos principais mecanismos envolvidos na interao entre o

depressor e o mineral.

0

20

40

60

80

100

6 7 8 9 10 11

pH

%Flotada

Sem depressor CMC - 20mg/l


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Fonte: Modificado de Kangal et al., 2004.

Figura 3.4. Flotabilidade da huntita em funo da concentrao de

CMC.

Os mecanismos de adsoro da CMC em minerais ainda no

so bem conhecidos. Segundo Leja (1962), a carboximetil celu-

lose totalmente ionizada em soluo alcalina e capaz de ser

atrada eletrostaticamente para stios da interface mineral/soluo

opostamente carregados. Essa interao resultaria na depres-

so seletiva de alguns minerais atravs do encobrimento dos

stios positivos por vrios grupos OH, tornando o slido

altamente hidroflico.

A formao de complexos entre os grupos carboxila da CMC e

os stios superficiais MgOH de minerais portadores de magnsio

tem sido considerada como principal mecanismo de adsoro

para a CMC sobre estes minerais (CUBA-CHIEM et al., 2008).

No entanto, alguns autores consideram a formao de ligaes

de hidrognio e as interaes de natureza hidrofbica e ele-

trosttica como os mecanismos responsveis pela adsoro de

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600 800 1000 1200

Concentrao de CMC, mg/l

%F

lotada


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CMC em talco (WANG e SOMASUNDARAN, 2005; MORRIS etal., 2002).

Cuba-Chiem et al. (2008) avaliaram os provveis mecanismos

de adsoro de CMC em talco atravs de espectrometria no

infravermelho por transformada de Fourier e reflectncia total

atenuada (ATR-FTIR). Segundo os autores, a superfcie do talco

encontra-se desprotonada em pH 11 e, portanto, a quantidade

de stios MgOH superficiais muito pequena e no favorece aformao de ligaes de hidrognio com os grupos carboxila da

CMC. Nesse valor de pH, os espectros obtidos indicaram a inte-

rao da CMC com o talco atravs da formao de quelatos

bidentados com os stios magnsio superficiais, mostrados na

Figura 3.5. O outro mecanismo proposto pelos autores so as

interaes de natureza hidrofbica entre o plano basal do talco,

que hidrofbico, e a CMC. A formao de quelatos bidentados

ocorre nas extremidades das partculas, onde ficam expostos osstios polares ativos devido ao rompimento de fortes ligaes

covalentes transversais ao plano basal.

As ligaes de hidrognio foram consideradas por Wang e

Somasundaran (2005) como principal mecanismo de interao

entre CMC e talco. Atravs de isotermas de adsoro, foi

possvel observar que a adio de ureia reduziu a adsoro de

CMC em talco. Como a ureia um forte aceptor de ligaes dehidrognio, as ligaes entre o mineral e o polissacardeo seriam

reduzidas como consequncia da formao preferencial de li-

gaes de hidrognio entre a ureia e o polissacardeo. A adsor-

o da CMC em talco tambm foi significativamente afetada pela

variao do pH e da fora inica da soluo, o que, juntamente

com os resultados de ensaios eletrocinticos, indicaram que as

interaes por mecanismos eletrostticos tambm desempenhamimportante papel na adsoro de CMC em talco.


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Fonte: Modificado de Cuba-Chiem et al., 2008.

Figura 3.5.Esquema da adsoro de CMC em talco.

3.1.2 | Amido

O amido um dos principais polissacardeos utilizados como

modificadores no processo de flotao, sendo utilizado em di-

versos sistemas como depressor de xidos de ferro, ganga car-

bontica, argilo-minerais e hiperstnio. O amido constitudo

principalmente por molculas de amilose e de amilopectina, que

so polmeros de glicose. Apesar da semelhante composio

qumica, a amilose um polmero linear e insolvel, enquanto a

amilopectina um polmero ramificado e apresenta elevada so-lubilidade. As estruturas da amilose e da amilopectina so ilus-

tradas na Figura 3.6.


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Figura 3.6.Estruturas da amilose e da amilopectina.

Devido presena de vrios grupos OH e do alto peso mole-

cular da amilose e da amilopectina, esses componentes so os

principais responsveis pela ao de depresso do amido. Osconstituintes acessrios so as protenas, leos, fibras, minerais

e umidade e a contribuio desses constituintes no papel de-

pressor do amido no bem conhecida. A relao amilopec-

tina/amilose, que nos amidos de milho amarelo cerca de 3:1,

geralmente no influencia no desempenho e, portanto, na esco-

lha do tipo de amido como depressor. Esse fator influenciado

pelas modificaes e impurezas introduzidas durante os proces-sos de fabricao do amido (GUIMARES et al., 2005;BULATOVIC,

1999; PERES e CORREA, 1996;LIU et al., 2000).

As macromolculas formadoras do amido so extremamente

hidroflicas devido presena de muitos grupos OH nos mo-

nmeros de glicose e tambm so capazes de atuar como pon-

tes entre as partculas, formando grandes agregados. Os amidos

convencionais no so solveis em gua fria. A adio de hidr-
https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/222207700_Depression_of_iron_oxides_with_corn_starches?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/222207700_Depression_of_iron_oxides_with_corn_starches?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==


22/48


xido de sdio ou aumento da temperatura so os processosutilizados para a solubilizao do amido.

No Brasil, o amido o depressor de ganga mais utilizado na

flotao de fosfatos de origem gnea. Alm do custo relativa-

mente baixo, os amidos apresentam performance superior aos

outros polissacardeos (GUIMARES et al., 2005). Leal Filho

(1988) utilizou diferentes tipos de amido, carboximetil celulose,

goma guar, taninos e tripolifosfato de sdio em ensaios de flota-o em bancada com amostras de minrio fosftico de origem

gnea e com alto teor de carbonatos. Utilizando cidos graxos

como coletores, o desempenho do amido foi superior ao dos

demais reagentes. Porm, ao utilizar tripolifosfato de sdio jun-

tamente com o amido, ocorreu um aumento na recuperao de

P2O5no concentrado final. Segundo o autor, pode-se supor que

o tripolifosfato promove um efeito de limpeza por remoo de

ctions Ca2+inadvertidamente adsorvidos na apatita. Esse efeitopromove a retomada das caractersticas anteriores adsoro

dos ons, impossibilitando a adsoro do amido nesse mineral.

Ensaios de microflotao com calcita, dolomita, piroxnio e ver-

miculita realizados por Barros et al. (2008) confirmaram a adsor-

o preferencial do amido sobre a calcita. A flotabilidade dos

minerais foi avaliada em pH 10 utilizando-se oleato de sdio na

dosagem de 50g/l. Os resultados mostraram a rpida queda naflotabilidade da calcita, indicando a necessidade de apenas pe-

quenas dosagens de amido para deprimir o mineral (Figura 3.7).

Por outro lado, altas dosagens de amido so necessrias para

se obter relativa depresso da dolomita.
https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==


23/48


Fonte: Modificado de Barros et al., 2008.

Figura 3.7. Flotabilidade da calcita e da dolomita em funo da

dosagem de amido.

O efeito depressor do amido sobre a calcita parece estar asso-ciado formao de complexos entre o amido e os ons clcio

na superfcie do mineral. A queda na concentrao de espcies

como Ca2+e CaOH+com o aumento do pH (Figura 3.8), poderia

explicar a diminuio da adsoro do amido sobre a calcita em

valores elevados de pH (HANNA E SOMASUNDARAN, 1976;

SOMASUNDARAN et al., 1985).

De fato, o baixo desempenho do amido como depressor de cal-cita em valores elevados de pH foi constatado por Irannajad et

al. (2009)em ensaios de microflotao, utilizando a amina pri-

mria Armac C em pH 11 e cido oleico em pH 9 como coleto-

res. Os testes de microflotao foram realizados com calcita,

quartzo e smithsonita. Alm do amido, o silicato de sdio e o

hexametafosfato de sdio tambm foram avaliados. Como pode

ser observado na Figura 3.9, o hexametafosfato de sdio apre-sentou melhor efeito depressor, enquanto a flotabilidade da cal-

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100Dosagem de amido (mg/l)

%Flotada

Calcita Dolomita
https://www.researchgate.net/publication/236165711_The_effect_of_reagents_on_selective_flotation_of_smithsonite-calcite-quartz?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/236165711_The_effect_of_reagents_on_selective_flotation_of_smithsonite-calcite-quartz?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/236165711_The_effect_of_reagents_on_selective_flotation_of_smithsonite-calcite-quartz?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/236165711_The_effect_of_reagents_on_selective_flotation_of_smithsonite-calcite-quartz?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/236165711_The_effect_of_reagents_on_selective_flotation_of_smithsonite-calcite-quartz?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/236165711_The_effect_of_reagents_on_selective_flotation_of_smithsonite-calcite-quartz?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==


24/48


cita permaneceu acima de 75% com o uso de amido e cidooleico 500g/t em pH 9. Nestas mesmas condies, o hexameta-

fosfato de sdio tambm foi o melhor depressor para a smithso-

nita, cuja flotabilidade caiu de aproximadamente 89% para 10%.

Com o uso de Armac C na dosagem de 400g/t, em pH 11, o

amido tambm no mostrou bom desempenho pois o menor

valor de flotabilidade alcanado para a calcita foi de aproxima-

damente 50% na dosagem de 2000g/t de amido.

Fonte: Modificado de Somasundaran et al., 1985.

Figura 3.8. Diagrama de distribuio de espcies do sistema calcita/

gua aberto para a atmosfera.


25/48


Fonte: Modificado de Irannajad et al., 2009.

Figura 3.9. Flotabilidade da calcita em funo da concentrao do

depressor.

Os resultados obtidos por Irannajad et al. (2009) para a calcita

poderiam ser explicados tanto pela baixa concentrao de ons

Ca2+e CaOH+na faixa de pH estudada, impedindo a formao

de complexos superficiais com o amido, quanto pela carga su-

perficial negativa j em torno de pH 9.

A adsoro eletrosttica do amido em stios superficiais positivos

da calcita abaixo de seu ponto isoeltrico (pH 9,5-10,8) tambm

possvel. Pode-se observar pelo grfico de potencial zeta da

Figura 3.10 que existe, de fato, uma contribuio de natureza

eletrosttica para a adsoro do amido sobre os stios positivos

da calcita (HANNA E SOMASUNDARAN, 1976).

0

20

40

60

80

100

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

Concentrao (g/t)

%F

lotada

Calcita - amido Calcita - silicato de sdio Calcita - hexametafosfato de sdio


26/48


Fonte: Modificado de Somasundaran, s/d apud Hanna e Somasundaran, 1976.

Figura 3.10.Potencial zeta da calcita em funo do pH e da concentra-

o de amido.

Fatores de compatibilidade estrica entre a calcita e o amidotambm favorecem a adsoro, uma vez que a posio dos

tomos na estrutura molecular do amido compatvel com a

posio dos tomos da estrutura cristalina da calcita. Correia et

al. (2002) utilizaram tcnicas de modelagem molecular para es-

tudo das estruturas do amido e da etilcelulose e, juntamente com

estudos cristaloqumicos da calcita e apatita, determinaram pa-

rmetros de compatibilidade estrica entre os polmeros e osminerais utilizados. Atravs de um software foram determinadas

as distncias entre os grupos hidroxila da estrutura dos polme-

ros e as distncias entre os stios Ca2+existentes em diversos

planos cristalogrficos da calcita e da apatita. A compatibilidade

entre as distncias obtidas para o polmero e o mineral podem

ser calculadas pelo parmetro Fitting Number Ft, que varia de

0 a 100. Quando maior o parmetro, maior ser a compatibili-

dade estrica entre o polmero e determinada orientao crista-

-20

-12

-4

4

12

20

6 7 8 9 10 11 12pH

PotencialZeta(mV)

Amido 0 ppm Amido 5 ppm Amido 10 ppm Amido 25 ppm


27/48


logrfica. Os valores obtidos para o amido e diversos planoscristalogrficos da calcita variaram entre 20,1 a 51,5, enquanto

para a apatita, o maior valor obtido foi 25,7. Para a etilcelulose e

calcita, o maior valor obtido para o parmetro Ft foi 18,1, mos-

trando que o amido apresenta maior afinidade estereoqumica

para a calcita que a etilcelulose (CORREIA et al.,2002).

Outros mecanismos propostos para a adsoro de polissacar-

deos em minerais so as ligaes de hidrognio, as interaesde natureza eletrosttica e as interaes hidrofbicas. Liu et al.

(2000) propem uma interao cido/base entre os polissacar-

deos e as superfcies minerais. Segundo os autores, os grupos

metal-hidroxila (MeOH) superficiais em contato com o meio

aquoso podem doar ou receber prtons, se comportando como

um cido ou uma base de Brnsted. Na interao com polissa-

cardeos, os grupos superficiais MeOH liberariam as hidroxilas,

enquanto os grupos hidroxila do polissacardeo liberariam osprtons H+:

Neste caso, os grupos MeOH se comportam como uma base de

Brsted, uma vez que o cido (ou doador de prtons) o polis-

sacardeo. Quanto maior a basicidade dos grupos MeOH, maior

ser a fora de interao com o polissacardeo.

Ainda segundo Liu et al. (2000), a acidez/basicidade de um xido

est diretamente relacionada ao seu ponto isoeltrico. Uma su-

perfcie que apresenta um ponto isoeltrico elevado conside-

rada como bsica, enquanto um valor baixo de ponto isoeltrico


28/48


indica uma superfcie cida. Os autores consideram que a hip-tese da interao cido/base pode explicar a seletividade obtida

na concentrao de xidos de ferro utilizando o amido como

depressor. O quartzo apresenta um ponto isoeltrico em torno

de pH 2, indicando uma superfcie fortemente cida e pouco

apta a adsorver o polissacardeo. Os xidos de ferro, por outro

lado, apresentam ponto isoeltrico entre pH 6-7. Portanto, so

menos cidos e adsorvem os polissacardeos mais facilmente

que o quartzo.

3.2 | Outros compostos orgnicos polimricos

Alm do amido, outros reagentes orgnicos modificados como

taninos, quebracho, goma guar e dextrina tm sido amplamente

empregados ao longo dos anos na flotao seletiva de minerais

levemente solveis (HANNA e SOMASUNDARAN, 1976).As dextrinas so polissacardeos solveis em gua fria e so

produto resultante da quebra hidroltica do amido, que acontece

devido degradao trmica sob condies cidas. As molcu-

las de dextrina resultantes so menores, porm apresentam um

maior nmero de ramificaes, como pode ser visto na Figura

3.11. A relao amilopectina/amilose preservada, porm as

molculas originais sofrem reduo no nmero de unidades deglicose. Apesar da massa molecular e do tamanho das molcu-

las serem muito menores, as dextrinas apresentam a mesma

capacidade de hidrofilizao que amido (PERES e CORREA,

1996;GUIMARES et al., 2005;BULATOVIC, 1999; LIU et al.,

2000).
https://www.researchgate.net/publication/222207700_Depression_of_iron_oxides_with_corn_starches?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/222207700_Depression_of_iron_oxides_with_corn_starches?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/248475999_Reagents_in_igneous_phosphate_ores_flotation_Miner_Eng?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==


29/48


Figura 3.11.Estrutura da dextrina.

Liu et al. (1994) verificaram o aumento da densidade de ad-

soro de dextrina nos minerais calcita, fluorita e apatita com o

aumento do pH. Os valores mximos obtidos para adsoro

situaram-se entre pH 11 e 12, coincidentes com o valor de pontoisoeltrico prximo de pH 12, obtido experimentalmente para os

trs minerais. Considerando que as propriedades eletrocinticas

de minerais em meio aquoso (inclusive minerais levemente

solveis) so controladas pela atividade dos ons H+ e OH-,

pode-se concluir que os grupos -OH prevaleceram nas su-

perfcies em torno do ponto isoeltrico, e a interao da dextrina

com os grupos superficiais metal-hidroxila (MeOH) pode serconsiderada como o principal mecanismo envolvido na ad-

soro. Os ensaios de microflotao com 1,19x10-4M de oleato

sdio na presena de 66ppm de dextrina mostraram que a cal-

cita fortemente deprimida entre pH 8 e 12 (Figura 3.12).
https://www.researchgate.net/publication/223183249_Synergistic_effect_of_mineral_surface_constituents_in_dextrin_adsorption?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/223183249_Synergistic_effect_of_mineral_surface_constituents_in_dextrin_adsorption?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/223183249_Synergistic_effect_of_mineral_surface_constituents_in_dextrin_adsorption?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/223183249_Synergistic_effect_of_mineral_surface_constituents_in_dextrin_adsorption?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==


30/48


Fonte: Modificado de Liu et al., 1994.

Figura 3.12. Flotabilidade de calcita na ausncia e na presena de

dextrina.

Os taninos (ou polifenis) so compostos fenlicos de alto pesomolecular que podem ser extrados de rvores nativas de dife-

rentes regies do planeta. O quebracho, a casca de accia e a

lignina so os taninos mais utilizados na tecnologia mineral. O

quebracho e a casca de accia tm sido empregados como de-

pressores de calcita, dolomita e siderita na flotao de fluorita

com cidos graxos e tambm na flotao de galena como de-

pressores de esfarelita e ganga carbonatada (PEARSE, 2005;

LEJA, 1982).

O quebracho extrado do cerne de rvores do gnero Shinopsis

balansaee Shinopsis lorentzii, nativas da regio sul do Brasil, do

oeste do Paraguai e do noroeste da Argentina. O quebracho

extrado da madeira em temperaturas acima de 100C, seguida

pela evaporao em vcuo para a obteno de slido em p,

que solvel em gua para valores acima de pH 8. O pr-

tratamento do quebracho com bissulfato de sdio (NaHSO4)

0

20

40

60

80

100

7 8 9 10 11 12 13

pH

%Flotada

dextrina - 0ppm dextrina - 66ppm


31/48


permite a obteno de quebracho solvel em gua fria paraqualquer valor de pH. A estrutura aproximada do quebracho

apresentada na Figura 3.13. O quebracho pode ser comerciali-

zado sob trs formas: o extrato proveniente diretamente do

tratamento com gua quente; o quebracho sulfitado, no qual

grupos do cido sulfnico foram introduzidos na estrutura; e o

quebracho anfotrico, que consiste no quebracho com grupos

amina em sua estrutura (LEJA, 1982; BULATOVIC, 1999).

Fonte: Bulatovic, 1999.

Figura 3.13.Estrutura aproximada do quebracho.

Castro e Hoces (1993) avaliaram a influncia de quebracho e

silicato de sdio na flotao de calcita e celestita com oleato de

sdio. Foram realizados ensaios de flotao em bancada com

minerais puros na razo mineral/gua igual a 200g/300g. O

efeito depressor do quebracho e do silicato foi avaliado em dife-rentes valores de pH para vrias concentraes de coletor. O

quebracho foi mais eficiente na depresso da calcita do que na

da celestita. J o silicato de sdio deprimiu mais fortemente a

celestita do que a calcita. Com o uso de 600g/tm de oleato de

sdio, a recuperao de calcita caiu de cerca de 90% na

ausncia de quebracho para cerca de 5% na presena de 1,2g/l

de depressor, como pode ser observado na Figura 3.14.


32/48


Fonte: Modificado de Castro e Hoces, 1993.

Figura 3.14.Flotao de calcita com oleato de sdio em funo do pH

para vrias concentraes de quebracho.

Hanna e Somasundaran (1976) consideraram que a forte natu-

reza hidroflica dos grupos fenol existentes na estrutura do que-bracho responsvel pela sua ao depressora. A formao de

complexos fenolato (tanato) de clcio, interaes eletrostticas e

ligaes de hidrognio foram consideradas como os principais

mecanismos envolvidos na adsoro de tanino em calcita.

Ribeiro et al. (2003)testaram a goma de caju como depressor de

um minrio calcreo e tambm como depressor de calcita.

Testes de microflotao de calcita com goma de caju e com ooleato de sdio como coletor mostraram resultados iguais e/ou

superiores aos testes realizados com amido nas mesmas con-

centraes (Figura 3.15). Os testes de flotao em bancada

mostraram uma recuperao de 82% de carbonatos no afun-

dado para o minrio calcreo em pH 8. Uma anlise por espec-

trometria no infravermelho mostrou uma grande semelhana nas

estruturas composicionais do amido e da goma de caju.

0

20

40

60

80

100

6 7 8 9 10 11pH

Recuperao

(%)

0 g/l 0,0012 g/l 0,0120 g/l 0,120 g/l 1,2 g/l
https://www.researchgate.net/publication/238376112_Cashew_gum_A_new_depressor_for_limestone_in_the_phosphate_minerals_flotation?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/238376112_Cashew_gum_A_new_depressor_for_limestone_in_the_phosphate_minerals_flotation?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/238376112_Cashew_gum_A_new_depressor_for_limestone_in_the_phosphate_minerals_flotation?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==https://www.researchgate.net/publication/238376112_Cashew_gum_A_new_depressor_for_limestone_in_the_phosphate_minerals_flotation?el=1_x_8&enrichId=rgreq-edc4550d-f79e-43aa-9a28-f759f01dfefb&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI2MTk5NTQ1MTtBUzoxNTcwMjQ4MDU0NjYxMTJAMTQxNDQ0OTAzOTU5Ng==


33/48


Fonte: Modificado de Ribeiro et al., 2003.

Figura 3.15. Flotabilidade da calcita em funo da concentrao de

amido e goma de caju.

3.3 | Reagentes inorgnicos

O silicato de sdio um dos compostos inorgnicos mais utiliza-

dos como depressor de no sulfetos. Outros reagentes inorgni-

cos usados frequentemente como depressores so os cromatos,

dicromatos, fosfatos, polifosfatos e alguns cidos inorgnicos

(HANNA e SOMASUNDARAN, 1976).

Segundo Shin e Choi (1985), a complexidade do processo dedissociao do silicato de sdio impede que o mecanismo de

adsoro desse reagente seja definido claramente. Alm disso,

a dissociao em espcies inicas e coloidais depende da razo

entre as espcies Na2O e SiO2do silicato, da concentrao e do

pH do sistema (FUERSTENAU et al., 1968). As principais esp-

cies dissociadas a partir do silicato de sdio em meio aquoso

entre pH 6 e 11 so SiO32-e HSiO3

-.

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600 800 1000 1200

Concentrao (mg/l)

%F

lotada

amido goma de caju


34/48


As isotermas de adsoro de silicato de sdio na scheelita, cal-cita e fluorita em pH 8 obtidas por Shin e Choi (1985) indicam

adsoro inicial de natureza qumica seguida pela formao de

multicamadas ou o preenchimento total da prpria monocamada,

como mostra a Figura 3.16.

Fonte: Modificado de Shin e Choi, 1985.

Figura 3.16.Isotermas de adsoro de silicato de sdio em pH 8.

Na Figura 3.17 so apresentadas as isotermas de adsoro em

funo do pH. Pode ser observado um aumento significativo da

adsoro de silicato nos trs minerais at pH 9,8, caindo

rapidamente a partir desse valor. Os autores atribuem essaqueda ao excesso de ons HSiO3-, que seriam os ons ativos na

adsoro do silicato em minerais contendo clcio. A quantidade

de ons HSiO3- aumentam com o aumento do pH, enquanto a

quantidade de espcies H2SiO3 independente do pH (SHIN e

CHOI, 1985; FUERSTENAU et al., 1968; MISHRA, 1982).

0

10

20

30

40

50

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Concentrao de equilbrio (mol/l) x 10-5

Silica

todes

dioad

sorv

ido

(mo

l/g

)x

10-7

Scheelita Fluorita Calcita


35/48


Fonte: Modificado de Shin e Choi, 1985.

Figura 3.17.Isotermas de adsoro de silicato de sdio em funo do

pH.

Fuerstenau et al.(1968) avaliaram o efeito da variao do pH edo mdulo SiO2/Na2O do silicato de sdio na depresso de cal-

cita, fluorita e apatita. Na presena de 5x10-4M de oleato de po-

tssio e 5x10-4M de silicato de sdio com mdulo SiO2/Na2O

igual a 3,22, a calcita apresentou flotabilidade nula entre pH 7 e

10 (Figura 3.18). Segundo os autores, o efeito depressor acen-

tuado do silicato de sdio em valores de pH relativamente baixos

devido presena de slica coloidal em silicatos com mdulo

superior a 2. Possivelmente, as partculas coloidais estaro car-

regadas negativamente, uma vez que o ponto isoeltrico do

quartzo est em torno de pH 3, e podem adsorver na calcita

(ponto isoeltrico entre pH 9-10,8) por mecanismos eletrostti-

cos. A alta flotabilidade da calcita com oleato de sdio acima de

pH 11 pode ser explicada pela formao preferencial de oleato

de clcio na superfcie em relao ao silicato de clcio.

0

10

20

30

40

50

60

7 8 9 10 11 12pH

Silicatodesdioadsorvido

(mol/g)x10-7

Scheelita Fluorita Calcita


36/48


Fonte: Modificado de Fuerstenau et al., 1968.

Figura 3.18. Flotabilidade da calcita com oleato de potssio na presena

de silicato de silicato de sdio em funo do pH.

3.4 | Reagentes complexantesOs reagentes formadores de complexos so compostos orgni-

cos que contm vrios grupos doadores de eltrons, os quais

formam mltiplas ligaes covalentes com ctions metlicos.

Esses reagentes formam compostos relativamente estveis - os

quelatos -, e so seletivos. Um quelato produzido quando um

ction metlico coordena-se com dois ou mais grupos doadores

de um nico ligante para formar um anel heterocclico de cincoou seis membros. Os principais tomos doadores so os ele-

mentos no metlicos da 5 e da 6 colunas da tabela peridica,

especialmente o nitrognio, o enxofre e o oxignio. Os principais

ctions capazes de formar complexos so os metais alcalinos

terrosos como o Ca2+ e Mg2+, que so receptores de eltrons.

Apesar do fato de que os ctions metlicos superficiais no es-

to livres e sim ligados estrutura do slido, um agente comple-

xante que forma quelatos com ctions em soluo apresentar

0

20

40

60

80

100

6 7 8 9 10 11 12 13

pH

%Flotada


37/48


uma tendncia similar de interao com ctions do mesmo tipoem superfcie. O impedimento estrico causado pela superfcie

quantitativamente importante para o balano energtico (SKOOG et

al., 2008; BADAULF E SCHUBERT, 1980).

Segundo Leja (1982), os polifosfatos so altamente indicados

para a depresso de carbonatos pelo fato de serem entidades

qumicas capazes de formar fortes ligaes covalentes com nu-

merosos ctions metlicos. Um ou dois oxignios reagem cova-lentemente com ctions metlicos da superfcie e os outros gru-

pos que no participaram da ligao ficam com cargas negativas

em excesso. Os polifosfatos podem tambm remover os ctions

previamente adsorvidos e formar precipitados dispersos no l-

quido, permitindo que a superfcie readquira a carga superficial

original. Essa propriedade faz com que esses compostos sejam

largamente utilizados para diminuir dureza da gua. Segundo

Rashchi e Finch (2000), o complexo metal-polifosfato possivel-mente formado em superfcie previne a adsoro do coletor,

bloqueando a interao com a superfcie.

Badaulf e Schubert (1980) afirmaram que um composto qumico

ser um depressor eficiente se possuir grupos polares que inte-

rajam mais fortemente com a superfcie mineral que o coletor,

possuir outros grupos polares que sejam capazes de tornar a

superfcie mineral hidroflica e apresentar seletividade. A adsor-o de um reagente orgnico hidroflico favorecida apenas se

as ligaes dos grupos polares esto arranjadas na molcula na

posio que favorece a formao do quelato. Essa formao

tambm favorecida com aumento do potencial inico do on

metlico (principalmente os metais alcalinos terrosos). A parte

da molcula que desempenha o efeito hidroflico extrema-

mente importante em termos de tipo e estrutura. Alm de pren-der e formar um composto estvel na superfcie mineral, os


38/48


agentes quelatos devem ser tambm capazes de promover hi-drofilicidade. Compostos orgnicos hidroflicos podem mudar a

carga de superfcie e sua composio com a adio de coleto-

res, que formam ligaes com o depressor, e esse passa a ser

um reagente ativador (BADAULF e SCHUBERT,1980).

Alm da CMC e da hidroxietil celulose, Zheng e Smith (1997)

avaliaram o efeito depressor de vrios outros compostos como o

cido ctrico, o EDTA, sais de cido sulfnico, dissulfnico etrissulfnico sobre a dolomita. O EDTA mostrou-se como ativa-

dor da dolomita, uma vez que a flotabilidade desse mineral foi

superior a 93% entre pH 7,7 e 9,1 com o uso de oleato de sdio

como coletor. Sem o uso de EDTA, a flotabilidade cai para cerca

de 80%. Segundo os autores, a alta flotabilidade da dolomita

com EDTA pode ser explicada pelo efeito de limpeza da superf-

cie, que seria causado pela formao de complexos solveis

com ons clcio e magnsio, removendo-os da superfcie domineral e favorecendo a adsoro do oleato de sdio. O menor

nmero de grupos carboxila presentes na estrutura do cido

ctrico faz com que as ligaes entre esse cido e os stios su-

perficiais sejam mais fracas do que aquelas apresentadas pelo

EDTA. Dessa forma, o cido ctrico incapaz de remover os

ons da superfcie, onde ocorre a formao do complexo citrato,

que insolvel, atravs da fixao dos grupos carboxila, nosstios superficiais ativos. Os resultados de flotabilidade da dolo-

mita com oleato de sdio na dosagem de 60mg/l na ausncia e

na presena de cido ctrico so apresentados na Figura 3.19.


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Fonte: Modificado de Zheng e Smith, 1997.

Figura 3.19.Flotabilidade de dolomita na ausncia e na presena de

cido ctrico.

0

20

40

60

80

100

6 7 8 9 10 11pH

%Flotada

Sem depressor cido ctrico - 40mg/l


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4 | CONCLUSESOs compostos orgnicos polimricos so os reagentes mais

usados como depressores de carbonatos. O alto peso molecular

e a presena de um grande nmero de grupos polares como

OH e COOH caracterstico de muitos polissacardeos, como

amido, celulose e dextrina, o que permite a ampla aplicao

desses compostos no processamento mineral, principalmente

como depressores de flotao. Entre esses compostos, o amidotem apresentado o melhor desempenho para minrios que con-

tm altos teores de calcita. A CMC parece ser mais eficiente na

depresso de minerais portadores de magnsio, como a dolo-

mita. Fatores de compatibilidade estrica favorecem a adsoro

preferencial do amido sobre a calcita, o que no ocorre entre o

amido e a dolomita. Vrios outros reagentes polimricos como

os taninos, o quebracho, a goma arbica, a etil e carboximetil

celulose tm sido amplamente investigados. Os mecanismosmais importantes na interao entre os polissacardeos e os

minerais so as ligaes de hidrognio e a formao de comple-

xos metlicos superficiais. As interaes de natureza eletrost-

tica e hidrofbica podem tambm contribuir para a adsoro de

polissacardeos em minerais.

O silicato de sdio pode ser um depressor efetivo para a calcita.

Seu desempenho parece ser governado pelo pH da soluo emdulo SiO2/Na2O. O efeito depressor mais acentuado quando

o mdulo SiO2/Na2O superior a 2, inclusive em valores de pH

relativamente baixos. Os mecanismos de adsoro podem ser a

atrao eletrosttica entre as partculas de slica coloidal e a

calcita e interaes de natureza qumica.

Os reagentes complexantes e compostos inorgnicos tm sido

amplamente pesquisados e apresentam grande potencial de


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aplicao. Os agentes complexantes so capazes de formarcompostos relativamente estveis com ctions metlicos como,

por exemplo, o Ca2+ e Mg2+provenientes da calcita e da dolo-

mita. Alguns complexantes como o cido ctrico tm apresentado

desempenho considervel na depresso de carbonatos.


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5 | AGRADECIMENTOSOs autores agradecem o apoio do CNPq para a realizao deste

trabalho.


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As Sries Monogrficas do CETEM so o principal material de

divulgao da produo cientfica realizada no Centro. At o finaldo ano de 2010, j foram publicados, eletronicamente e/ou

impressos em papel, cerca de 200 ttulos, distribudos entre as

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Industriais (SRMI), Tecnologia Mineral (STM), Tecnologia Ambiental

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STM-88 - Avaliao da utilizao de argila calcinada empavimentao asfltica. Roberto Carlos da C. Ribeiro, JulioCesar G. Correia e Peter Rudolf Seidl, 2007.

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STM-86 - Utilizao do calcrio do Cariri cearense comoagregado mineral em pavimentao asfltica. RobertoCarlos da C. Ribeiro, Julio Cesar Guedes Correia, PeterRudolf Seidl, Jorge Barbosa Soares, Francisco WilsonHolanda Vidal e Livia Pinheiro de Araujo, 2006.

STM-85 -Anl ise de modelo cintico: flotao verdadeira earraste. Influncia do tamanho das partculas. FernandoAntunes Gaspar Pita, 2006.


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