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[ REAGENTES PARA FLOTAÇÃO Vitor Ribeiro Campos 1 Jurandir Martins Barbosa 2 Andréia Bicalho 3 RESUMO O desafio para obtenção de minérios de ferro com teores determinado pelo mercado esta diretamente associado ao processo de beneficiamento, tendo em vista uma maior recuperação metalúrgica do minério tornando o processo mais lucrativo possível. Os projetos minerais atuais caminham para atividades que utilizem Itabiritos como minério de ferro, entretanto por ser um minério com baixo teor de ferro e uma elevada quantidade de contaminantes, o estudos de reagentes que permitam uma maior flotabilidade desse minério é uma variável de considerável relevância. A qualidade e o preço de venda deste tipo de minério são inferiores aos já utilizados, portanto o objetivo é reduzir custos operacionais e de tratamento de minério de ferro com foco em sustentabilidade e meio ambiente. A importância de se estabelecer uma atividade que traga maiores ganhos econômicos e que atenda as normas de mercado o processo de beneficiamento de minérios com baixos teores requerem cada vez mais o uso de novas tecnologias que permita tal empreendimento. Visando este processo tem se a possibilidade de explorar novos estudos que permitam a utilização de insumos para o procedimento de recuperação metalúrgica. Por isso se torna imprescindível que se avalie e compare o reagentes da etapa de flotação dentro dos circuitos de beneficiamento devido ao alto custo deste insumo e a sua eficiência dentro do processo. Palavras Chave: Reagentes, Itabirito, minério, custos 1 Graduando em Engenharia Civil da Escola de Engenharia Kennedy 2 Graduando em Engenharia Civil da Escola de Engenharia Kennedy 3 Professor Orientador

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REAGENTES PARA FLOTAÇÃO

Vitor Ribeiro Campos1

Jurandir Martins Barbosa2

Andréia Bicalho3

RESUMO

O desafio para obtenção de minérios de ferro com teores determinado pelo

mercado esta diretamente associado ao processo de beneficiamento,

tendo em vista uma maior recuperação metalúrgica do minério tornando o

processo mais lucrativo possível. Os projetos minerais atuais caminham para

atividades que utilizem Itabiritos como minério de ferro, entretanto por ser um

minério com baixo teor de ferro e uma elevada quantidade de contaminantes, o

estudos de reagentes que permitam uma maior flotabilidade desse minério é

uma variável de considerável relevância. A qualidade e o preço de venda deste

tipo de minério são inferiores aos já utilizados, portanto o objetivo é reduzir

custos operacionais e de tratamento de minério de ferro com foco em

sustentabilidade e meio ambiente. A importância de se estabelecer uma

atividade que traga maiores ganhos econômicos e que atenda as normas de

mercado o processo de beneficiamento de minérios com baixos teores

requerem cada vez mais o uso de novas tecnologias que permita tal

empreendimento. Visando este processo tem se a possibilidade de explorar

novos estudos que permitam a utilização de insumos para o procedimento de

recuperação metalúrgica. Por isso se torna imprescindível que se avalie e

compare o reagentes da etapa de flotação dentro dos circuitos de

beneficiamento devido ao alto custo deste insumo e a sua eficiência dentro do

processo.

Palavras Chave: Reagentes, Itabirito, minério, custos

1Graduando em Engenharia Civil da Escola de Engenharia Kennedy

2Graduando em Engenharia Civil da Escola de Engenharia Kennedy

3 Professor Orientador

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Lista de ilustrações

Figura 1 - Minério de ferro itabirítico utilizado nos testes de flotação................. 7

Figura 2 - Célula de flotação em atividade. ........................................................ 8

Figura 3 - Difratograma da amostra overflow, utilizando o amido de mandioca

como depressor................................................................................................ 10

Figura 4 - Difratograma da amostra underflow, utilizando o amido de mandioca

como depressor................................................................................................ 10

Figura 5 - Difratograma da amostra overflow, utilizando o amido de milho como

depressor. ........................................................................................................ 11

Figura 6 - Difratograma da amostra underflow, utilizando o amido de milho

como depressor................................................................................................ 11

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Listas de tabelas

Tabela I - Percentual em massa, wrp, x²...........................................................12

Tabela II - Densidade das fases........................................................................12

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Sumario

1- Introdução.................................................................................................... 1

2- Objetivo......................................................................................................... 3

3- Referencial Teórico...................................................................................... 4

4- Metodologia .................................................................................................. 6

4.1- EQUIPAMENTOS E MATERIAIS USADOS NO PROCESSO DE FLOTAÇÃO .................. 6

4.2- PROCEDIMENTOS ........................................................................................... 7

4.3- DIFRAÇÃO DE RAIOS X ................................................................................... 9

4.4- QUANTIFICAÇÃO DE FASES PELO MÉTODO RIETVELD ........................................ 9

5- Resultados.................................................................................................. 10

5.1- CÁLCULOS .................................................................................................. 13

5.1.1- AMIDO DE MILHO....................................................................................... 13

5.1.2- AMIDO DE MANDIOCA ................................................................................ 13

6- Conclusão................................................................................................... 14

7- Referências Bibliográficas ........................................................................ 15

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1- IntroduçãoNas últimas décadas, vem desenvolvendo continuamente estudos

tecnológicos de jazidas e dos processos de beneficiamento, buscando

melhorias nos processos produtivos, desta forma com a disposição de novos

estudos aplicar novos procedimentos que permitam viabilizar a utilização de

minérios com baixos teores de ferro.

Devido a demanda de mercado este tipo de processo, que utiliza

minérios que eram tidos como rejeito, se torna uma realidade, tendo que se

levar em conta sempre os aspectos de sustentabilidade dentro do processo

dentro da esfera social.

A partir da década de 70, a proteção ambiental passou a ter maior

importância na tomada de decisões de seqüenciamento de lavra, o que

provocou sérias transformações na indústria mineral. Essa evolução gerou uma

mudança de visão em relação ao papel da mineração na sociedade: a atividade

mineral passou a ser entendida como uma forma de uso temporário do solo, e

não de uso final, como era no passado (Oliveira, 2001).

No decorrer dos últimos anos a crescente da demanda global de minério

de ferro aumentou de forma significativa a necessidade de incorporar novas

políticas industriais que permitissem uma maior infra-estrutura para o aumento

da produção buscando novas tecnologias que possibilitassem um maior ganho

de recuperação desse minério, de modo que não inviabilizasse

economicamente o empreendimento.Explorar as etapas de beneficiamento, de

modo que se reduza os gastos é o modo eficiente de examinar e avaliar o

desenvolvimento do projeto, sendo que para minérios com baixos teores de

ferro e com uma quantidade indesejada de contaminantes o processo de

concentração por flotação se adéqua aos parâmetros requisitados dentro do

processo.

Para que a flotação seja eficiente os parâmetros granulométricos devem

ser atendidos, do contrario os resultados obtidos não serão considerados.

O reagentes utilizados para o processo de flotação serão avaliados em escala

piloto e analisados de acordo com a eficiência apresentado por cada um deles

em relação a recuperação metalúrgica do minério Itabiritico.

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Este projeto visa busca estabelecer um critério de comparação entre

dois tipos de reagentes utilizados e de modo que possa atender os seguintes

objetivos, tais como:

*O custo para obtenção dos reagentes.

*Os Efeitos causados no processo de flotação, em função da dosagem dos

reagentes.

* A viabilidade e utilização de reagentes não convencionais.

*A eficiência no processo apresentada por cada um.

As abordagens mais importantes a serem feitas são por que se utiliza

um reagente e não o outro, consegue-se empregar um outro reagente no

processo, sem que ocorram aumento dos custos? É possível que se utilize

diferentes reagentes para um minério especifico e qual será a sua recuperação

metalúrgica? A quantidade de reagente utilizada no processo e eficiente para

os dois?

Primeiramente deve-se ter a cautela de se estabelecer quais são os

fatores que dificultam o processo e a obtenção de determinados reagentes em

escala industrial .Esses fatores são de grande importância para que se possa

conseguir uma primeira visualização de resultados, podendo assim realizar um

estudo complexo e comparativo entre os custos e ganhos operacionais.

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2- ObjetivoConhecer os mecanismos de flotação,e os efeitos do depressor (amido)

na flotação do minério de ferro.

Deste modo, comparar a eficiência metalúrgica dos diferentes

depressores (amido de milho e amido de mandioca) no processo, considerando

que o material utilizado seja um minério de ferro itabiritico com baixo teor de

ferro, aproximadamente 10 %.

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3- Referencial Teórico

TAGGART (1921) definiu o termo flotação como sendo aquele utilizado

em tecnologia mineral para designar o processo de separação de um dos

constituintes do minério dos restantes, fazendo com aquele constituinte flutue

acima da superfície da polpa que é formada por partículas minerais e água.

A concentração de minérios de ferro por flotação é uma técnica já

mundialmente consolidada para partículas minerais na faixa de 10 a 250μm

(HUOUT, 1983). O tamanho máximo da alimentação para um sistema de

flotação pode ser estabelecido em função do tamanho de liberação do mineral

útil.Porém, em muitos casos, este tamanho é limitado pela força de adesão

entre partícula e bolha (LEJA, 1982). Ou seja, o fluxo ascendente de bolhas

não é capaz de levitar partículas muito grandes. O limite inferior da faixa

granulométrica é fixado em função do tamanho em que começam a ocorrer

efeitos deletérios ao sistema, como o recobrimento de partículas maiores por

lamas ou o consumo excessivo de reagentes devido à grande área superficial

específica das partículas menores (MONTE & PERES, 2002).

O ferro é o quarto elemento mais abundante na crosta terrestre. Entre os

metais só é superado pelo alumínio. Possui concentração na litosfera de 4,2%

(WALDE, 1986). É maleável e dúctil, tem densidade especifica de 7,87.

Comparativamente a outros metais é um fraco condutor de eletricidade. É

facilmente magnetizável em temperaturas baixas, porém sua magnetização se

torna mais difícil com seu aquecimento, até que em 790oC ocorre

desaparecimento desta propriedade, graças à transformação de ferro-α em

ferro-β (CRISTIE & BRATHWAITE,1997).

De acordo com WALDE (1986), a maioria dos minérios de ferro

brasileiros são formados predominantemente por óxidos e hidróxidos de ferro,

principalmente hematita, e quartzo. Segundo PARKS, (1965) os pontos

isoelétricos do quartzo e da hematita situam-se em pH próximo de 3 e entre 6 e

7, respectivamente.

Através de estudos de adsorção de amido, em minérios de ferro, que a

flotação seletiva entre o quartzo e a hematita em pH 10,5,usando amido como

depressor da hematita e amina como coletor do quartzo, é possível porque o

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amido adsorve-se preferencialmente sobre a superfície da hematita,em relação

ao quartzo e a densidade de adsorção da amina sobre a superfície do quartzo

é maior que a densidade de adsorção deste reagente sobre a superfície da

hematita.

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4- Metodologia

A Flotação do minério de Itabirito tem por definição estabelecer um

maior concentrado final de minério de ferro e com uma quantidade mínima de

contaminantes.

O intuito é obter uma recuperação final melhor do minério a partir de um

reagente pouco utilizado pelas mineradoras devido as suas características

físico-químicas em interagir com as interfaces do processo, permitindo assim

uma avaliação e controle das variáveis no procedimento. As etapas do trabalho

consistem:

Moagem do material

Adequação granulométrica

Homogeneização

Observar os parâmetros para a flotação

Preparação dos reagentes

Estabelecer o PH

Flotação em Escala piloto ( Bancada).

Comparar as quantidades de reagentes em cada amostra.

Verificar os ganhos em recuperação metalúrgica.

4.1- Equipamentos e materiais usados no processo de flotação

Célula de flotação ( bancada )

Balão volumétrico

Becker

Pipeta

Medidor de PH

Agitador mecânico

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4.2- Procedimentos

Foram executados dois testes com as alíquotas de 450g de minério

itabirítico, de 50Kg de uma amostra proveniente do distrito de Conceição do

Mato Dentro, coletada na região da Serra do Sapo com um teor baixo de Ferro

e um valor considerável de contaminantes (Figura 1).

Figura 1 - Minério de ferro itabirítico utilizado nos testes de flotação.

O procedimento teve o objetivo de flotar o quartzo pelo processo de

flotação catiônica reversa (Figura 2), onde se explorou as diferentes

propriedades superficiais das partículas solidas envolvidas no sistema

observando as modificações em suas propriedades de superfície ,

transformados pela correta adição de reagentes e imposição de certas

condições físico-químicas tornando-as hidrofílicas.

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Figura 2 - Célula de flotação em atividade.

Os reagentes para a flotação do quartzo foram estabelecidos com os

mesmos padrões de dosagem alterando, apenas o tipo de depressor:

Amido- 1% 450g/T 27ml

Amina- 1% 450g/T 4,5ml

NaOH- 10%_ Modificador de PH

Para os testes, foram adicionados água ( 1L) e minério (450g) em uma

cuba onde se ajustou o PH a 10,5 com a utilização de Peagâmetro, onde em

seguida adicionou o depressor e água ( 0,5ml) acondicionando o sistema por 5

min, logo apos, verificou novamente o PH, adicionando-se a amina ( Flotigan

EDA) ao sistema, acondicionando a 1 min. Ao passar o tempo de

condicionamento estabelecido,ligou-se o sistema de ar ocorrendo a formação

das bolhas, fundamentais para o processo e em seguida recolheu-se a espuma

do sistema até a exaustão.

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As amostras foram levadas para uma estufa e depois de seca, foram

pesadas e separadas de acordo com os interesses do processo.

As mesmas foram enviadas para analises de laboratório para efeito de

caracterizá-las por métodos de difração de raio X

4.3- Difração de raios X

As amostras dos minerais de ferro foram submetidas a análises

semiquantitativas por difratometria de raios X (DRX), realizadas em um

difratômetro Philips-PANalytical modelo EMPYREAN, utilizando radiação CuKa

e monocromador.

O método de análise se baseou na comparação dos valores das

distâncias interplanares e das intensidades dos picos nos difratogramas das

amostras analisadas e uma amostra de referência, utilizando o padrão do

banco de dados PDF-2 Release 2010 do ICDD – International Centre for

Diffraction Data e o software X´Pert HighScore versão 2011.

4.4- Quantificação de fases pelo método Rietveld

É um método matemático que faz uso da difração de raios X para

realizar refinamento de célula unitária, refinamento de estrutura cristalina e

análise quantitativa de fases. O programa de software do método de Rietveld

utilizado foi o GSAS – General Structure Analysis System, desenvolvido por

Allen C. Larson e Robert B. Von Dreele no laboratório Nacional de Los Alamos.

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5- ResultadosA relação dos dados nas tabelas a seguir mostram os parâmetros

analisados no processo.

Figura 3 - Difratograma da amostra overflow, utilizando o amido de mandioca como depressor.

Figura 4 - Difratograma da amostra underflow, utilizando o amido de mandioca como depressor

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Figura 5 - Difratograma da amostra overflow, utilizando o amido de milho como depressor.

Figura 6 - Difratograma da amostra underflow, utilizando o amido de milho como depressor.

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5.1- Cálculos

Conforme (Tabela I), podemos determinar o teor da alimentação e a

recuperação mássica de ambos os reagentes:

5.1.1- Amido de milho

Teor da alimentação:

Dado pela equação de balanço de massas: Aa=Cc+Ee, temos:

(A) - Alimentação = 450g (a) - Teor da alimentação = 11,26% (C) - Concentrado = 175g (c) - Teor de hematita do concentrado (underflow) = 0,26 (E) - Rejeito = 275g (e) - Teor do rejeito (overflow) = 0,018

Recuperação mássica:

Dado pela equação de balanço de massas: Y=C/A, temos:

(Y) - Recuperação mássica: 38,8% (C) - Concentrado: 175g (A) - Alimentação: 450g

5.1.2- Amido de mandioca

Teor da alimentação:

Dado pela equação de balanço de massas: Aa=Cc+Ee, temos:

(A) - Alimentação = 450g (a) - Teor da alimentação (a) = 8,84% (C) - Concentrado = 140,5g

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(c) - Teor de hematita do concentrado (underflow) = 0,193 (E) - Rejeito = 309,5g (e) - Teor do rejeito (overflow) = 0,041

Recuperação mássica:

Dado pela equação de balanço de massas: Y=C/A, temos:

(Y) - Recuperação mássica: 31,22% (C) - Concentrado: 140,4g (A) - Alimentação: 450g

6- Conclusão

De acordo com as analises dos resultados da difratometria, observou-se

que o amido de milho apresentou maior eficiência para uma melhor

recuperação metalúrgica para minérios com teores baixo,quando se aplica as

mesma concentrações para Amidos.

Amido de milho demonstrou uma qualidade peculiar que deve ser levada

em consideração, devido sua característica em deprimir a calcita ( mineral

carbonatado), onde a mesma apresentou uma densidade próxima a do quartzo,

sendo que esta é uma da variáveis a ser controlada para a eficiência do

processo de flotação.

Portanto, o amido de mandioca não foi tão eficaz como esperávamos e

ficou comprovado matematicamente que o amido de milho no processo de

flotação catiônica reversa é o mais aplicável para esse tipo de processo.

As recuperações mássica e metalúrgica, não se adéquam aos processos

industriais, por que não alcançaram os valores para a viabilidade econômica,

contudo, abre-se uma luz para futuros estudos sobre os reagentes em

processamento de minérios de ferro com baixos teores, podendo se aplicar

outros procedimentos de concentração conjugados ou não.

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7- Referências Bibliográficas

LEJA, J. (1982) Superfie quimica da espuma de flotação. New York: PlenumPress

MONTE, M. B. M., PERES, A. E. C. (2002) Química de superfície naflotação. In:LUZ, A. B., et al. Tratamento de minérios, 3a edição, c.9, p.339-407, Rio deJaneiro, CETEM/MCT.

HOUOT, R. (1983). Benefiamento do minerio de ferro para a flotação.review of industrial and potential applications. International Journal ofMineral Processing, v.10

PARKS, G. A. (1965) The Isoelectric Point of Solid Oxides, SolidHydroxides, and Aqueous Hydroxo Complexes Systems. ChemicalReviews, v.65, p.177-198.

WALDE, D. H. G. (1986) Geologia do ferro. In: SCHOBBENHAUS, C.,COELHO, C.E. S. Principais depósitos minerais do Brasil. Brasília:Departamento Nacional de Produção Mineral, v.II, c.1, p.3-6.

TAGGART, A. F. (1921) O manual de processo de flotação. New York, 181p.