Flotação reativa como alternativa sustentável para remoção de ganga carbonática presente em minérios fosfáticos
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Data
2023-09-30
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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Resumo
Os minerais dificilmente ocorrem de forma isolada. O minério fosfático, além de ser constituído por apatita, apresenta carbonatos, sílica, minerais portadores de ferro associados. Assim, a concentração da apatita se faz necessária. No entanto, a flotação convencional é dificultada devido às similaridades nas propriedades superficiais destes minerais. Diante desse contexto, a flotação reativa surge no início dos anos 2000 como uma técnica alternativa, a qual se baseia na capacidade dos carbonatos produzirem CO₂ em contato com um meio ácido, bem como na sua retenção quando se emprega um polímero recobridor. Diante dos resultados promissores, o trabalho investigou a flotação reativa do minério fosfático sílico-carbonatado, proveniente de Patrocínio (MG). Para isso, etapas de secagem, britagem, moagem, classificação granulométrica, separação magnética de baixo campo e deslamagem, seguida da caracterização por Fluorescência e Difração de Raio-X (FRX e DRX) e picnometria, foram realizadas. A separação em 4 faixas granulométricas -10# +20# (-1,70 mm +0,84 mm), -20# +65# (-0,84 mm +0,210 mm), -65# +200# (-0,210 mm +0,074 mm) e -200# (-0,074 mm), possibilitou priorizar o melhor resultado de flotação mediante ensaios preliminares em béquer. A partir destes ensaios investigou-se a influência da concentração e volume dos ácidos cloroacético (orgânico), sulfúrico e fosfórico (inorgânico) junto às amostras. O tempo de flotação e a forma de condicionamento também foram objetos de estudo. Para completar o processo investigativo, o surfactante lauril sulfato de sódio e o polímero termoplástico biodegradável, álcool polivinílico (PVA), foram averiguados em diversas concentrações, visando o recobrimento da superfície dos minerais. Após definidos os parâmetros dos ensaios exploratórios, técnicas de otimização estatísticas, utilizando planejamentos fatoriais, foram utilizadas. De acordo com os resultados de FRX, todas as frações exibiram altos teores de MgO. As três primeiras faixas granulométricas apresentaram relação CaO/P₂O₅ acima de 1,6. Entretanto, análises de DRX confirmaram que somente as frações -10# +20# e -20# +65# continham carbonatos e, por este motivo, apresentaram melhores respostas quando da utilização do álcool polivinílico e do ácido sulfúrico nas concentrações de 1% (m/v) e 3% (v/v), respectivamente. O aumento da concentração de ácido para 10% favoreceu a flotação, principalmente quando se trabalhou com o ácido fosfórico e sulfúrico. Entretanto, o ácido cloroacético não foi adequado para a flotação das partículas, mesmo em altas concentrações (10% m/v). O lauril sulfato de sódio também não se mostrou uma alternativa ao PVA, pois não promoveu a flotação das partículas em nenhuma das concentrações utilizadas, 1 e 3% (m/v). O método de condicionamento do PVA empregando borrifador favoreceu a flotação reativa. O tempo determinado como ideal para flotação ficou entre 4 e 6 horas. Nos ensaios de planejamento fatorial, o ácido fosfórico favoreceu a redução da relação CaO/P₂O₅ e a elevação do teor de P₂O₅. Embora tenha-se conseguido atingir, em alguns testes, o parâmetro industrial para a relação CaO/P₂O₅ (inferiores a 1,6), não foi possível atingir teores inferiores a 1% para o MgO. Desta forma, para minimização da relação CaO/P₂O₅, deve-se trabalhar com 12% (v/v) de H₃PO₄ e 3% (m/v) de PVA. Os resultados se mostraram promissores; entretanto, a necessidade de novos estudos na busca por alternativas ainda mais sustentáveis se faz extremamente necessária nos dias atuais.
Palavras-chave: Flotação Reativa, Fosfato, Carbonato, Dióxido de carbono.
Descrição
Palavras-chave
Beneficiamento de minérios - Teses, Flotação - Minas e Mineração - Teses, Fosfatos - Minas e Mineração - Teses, Dióxido de carbono – Teses