APROVEITAMENTO DE FELDSPATO CONTIDO EM ?· 2018-07-13 · Em meio que contenha ácido sulfúrico, ...…

  • Published on
    01-Dec-2018

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • APROVEITAMENTO DE FELDSPATO CONTIDO EM PEGMATITOS

    Andrade, M. C., Matos, T. F., Luz, A. B.

    Centro de Tecnologia Mineral - CETEM

    Av. Ip, 900, Ilha da Cidade Universitria - Rio de Janeiro RJ

    Mcalixto@cetem.gov.br

    Ultimamente, no Brasil, vrios pesquisadores estudam fontes alternativas para produo de feldspato, a partir de nefelino sienito, areia feldsptica e granitos, no entanto, at o momento, nenhum projeto nessa rea atingiu a operao comercial. Desta forma, todo feldspato produzido no Brasil proveniente de pegmatitos. Na regio nordeste e norte de Minas Gerais encontram-se as principais provncias pegmatticas do Pais, no entanto os mtodos de lavra e beneficiamento, at ento empregadas, so ainda extremamente empricos e predatrios, isto , sem o uso adequado de tecnologia. Os mtodos de concentrao utilizados so rudimentares e consistem apenas de uma catao manual, na frente de lavra, no prprio local de detonao primria. Por outro lado, a demanda interna de feldspatos aumenta cada vez mais com o crescimento da produo dos materiais cermicos, particularmente do porcelanato. Diante desse cenrio, o presente trabalho objetiva o aproveitamento do feldspato contido em pegmatitos, por meio de flotao. Foi estudada, em escala de laboratrio, a recuperao do feldspato contido em amostra de minrio proveniente de pegmatito do norte de Minas Gerais, visando obteno de produtos para as indstrias cermica e de vidro. O minrio foi modo abaixo de 28 malhas (granulometria de liberao), em moinho de barras, deslamado e submetido a um condicionamento. A seguir, procedeu-se a separao dos constituintes minerais, por flotao, segundo as etapas: i) flotao catinica da moscovita em meio cido (pH 2,5 a 3); ii) flotao aninica para remoo dos minerais de ferro, em meio cido (pH 2,5 a 3), com sulfonato de petrleo; iii) separao do feldspato/quartzo por flotao catinica, em meio cido (pH 2,5 a 3) base de HF. Por ltimo, o concentrado de feldspato foi submetido a separao magntica usando separador de rolos de terras raras, para remoo de minerais magnticos remanescentes. Os resultados obtidos so bastante promissores e mostraram que a flotao uma tcnica vivel para recuperao de feldspato em rochas pegmatticas. O processo de concentrao elevou o teor de lcalis (Na2O + K2O) de 12,30% para 14,20%, como tambm reduziu o teor de Fe2O3 de 0,15% para 0,05%, alm de resultar em um subproduto com especificaes de areia feldsptica.

    Palavras-chave: feldspato, flotao de feldspato, concentrao de feldspato, insumo cermico, pegmatito

    rea Temtica: Tratamento de Minrios

    mailto:cbm@unesc.rct-sc.br

  • INTRODUO

    Nos pegmatitos comum encontrar os seguintes minerais industriais caulim, espodumnio, feldspato,

    mica, quartzo e gemas de cor, e minerais de metais como tantalita/columbita, berilo, ambligonita, dentre outros

    (Luz et al., 2003). Esses minerais so consumidos nos mais diversos seguimentos econmicos, com destaque

    para as indstrias de transformao como indstria de vidros, de cermicas, de papel, metalrgica, eletrnica e

    qumica. No Brasil, os pegmatitos so a principal fonte de feldspato. O termo feldspato engloba uma srie de

    silicatos de alumnio, contendo propores variadas de potssio, sdio, clcio e algumas vezes o brio.

    Nos casos de fabricao de vidros e vitro-cermicos, os contaminantes e as impurezas so indesejveis,

    pois os critrios de especificaes dos produtos so bastante rgidos e exigem limites restritos da composio da

    matria-prima (Viti et al., 2003). Na fabricao de cermicas de revestimentos, os limites da composio

    qumica e mineralgica da matria-prima so mais flexveis. Alm disso, esses produtos so sinterizados em

    temperaturas mais baixas, utilizando propores de feldspatos menores do que na fabricao de porcelanas ou

    grs porcelanatos. Cabe lembrar que a massa cermica de porcelanato pode conter at 50% de feldspato (Kr. Das

    e Dama, 2003). A funo do feldspato no corpo cermico promover a fuso a uma temperatura mais baixa

    (Eppler, 2002). No vidro a fonte principal de alumnio, alm da funo de fundente. As empresas de vidro que

    consomem alumina esto voltando a utilizar o feldspato, em decorrncia dos preos da alumina serem mais

    elevados, alm de cotados em dolar (Coelho et al., 2000).

    O principal processo utilizado para tratar os pegmatitos a flotao, separando o feldspato do quartzo,

    da mica e de impurezas como os minerais de ferro. Os contaminantes podem dificultar o processo de flotao,

    entretanto o feldspato pode ser separado do quartzo por flotao catinica em valores de pH na faixa de 2,0 a 3,5

    com adio de cido fluordrico. Em meio que contenha cido sulfrico, a moscovita responde melhor flotao

    catinica do que os outros minerais. (Abdel-Khalek et al., 1994; Oliveira, 1980 e Braga et al., 1999).

    O presente trabalho visa o estudo do efeito de diferentes parmetros operacionais que afetam as

    flotaes para a separao dos minerais contidos no pegmatito, objetivando o aproveitamento mais racional dos

    minerais de interesse econmico, particularmente o feldspato para a indstria de vidro e cermica, combinando

    as tcnicas de britagem, moagem, classificao, flotao e separao magntica.

    DESENVOLVIMENTO

    A Figura 1 ilustra o fluxograma simplificado do processo de concentrao da rocha pegmattica. A

    amostra fornecida ao CETEM foi britada em circuito fechado com uma peneira de abertura de 3,32 mm (6

    malhas), homogeneizada e quarteada em fraes de 2 kg.

    Para anlise qumica da amostra mdia (head sample), uma frao foi moda em moinho de barra,

    durante 8 min, para obter um produto abaixo de 0,83 mm (20 malhas). A seguir, preparou-se uma pilha de

    homogeneizao, da qual foram tomadas alquotas para anlises. Assim, a amostra mdia foi analisada por

    difrao de raios X e fluorescncia de raios X, para determinao dos teores de: Al2O3, CaO, Fe2O3, K2O, P2O5,

  • Na2O, SiO2, TiO2 e perda ao fogo. A composio mineralgica semi-quantitativa foi determinada com auxlio

    das anlises por difrao de raios X e fluorescncia de raios X.

    A separao dos minerais contidos na rocha pegmattica foi realizada pelo processo de flotao.

    Inicialmente, o minrio foi modo a 80% abaixo de 28 malhas, em moinho de barras com 66% de slidos e

    deslamado em peneira de 0,044 mm (325 malhas). Em seguida, procedeu-se a flotao da mica em duas etapas

    de flotao e trs condicionamentos. Em todas as etapas de flotao da moscovita, o ajuste do pH foi realizado

    com H2SO4 para o valor 3,00. As condies da flotao para a separao da mica esto descritas na Tabela 1.

    Figura 1 Fluxograma do processo de concentrao da rocha pegmattica.

    Tabela 1 Condies experimentais para a flotao da mica, cujo o pH foi ajustado com H2SO4. Condicionamento Condicionamento

    Condies Operacionais

    1

    2

    Flotao rougher

    3

    Flotao Scavenger

    Amina (g/t) 200 - - 100 - (1) O. Comb.(g/t) 250 - - 125 - (2) O. Pinho (g/t) 0 138 - 138 -

    Tempo (min) 4 2 4 2 3 pH da polpa 3,00 3,00 - 3,00 -

    (1) O. Comb. leo Combustvel, (2) O. Pinho leo de Pinho

  • A remoo dos minerais de ferro foi realizada na etapa rougher. As condies da flotao e do

    condicionamento esto apresentadas na Tabela 2. Na separao do feldspato foi levado a efeito o desaguamento,

    antes do condicionamento, com a finalidade de remover o cido sulfrico residual. Para tanto, utilizou-se uma

    peneira com abertura de 0,044 mm (325 malhas). O pH da flotao do feldspato foi ajustado para 2,50, com

    cido fluordrico. As condies experimentais dos condicionamentos e da flotao constam na Tabela 3.

    Tabela 2 Condies experimentais para flotao dos minerais de ferro, cujo o pH foi ajustado com H2SO4.

    Condies operacionais Condicionamento

    Flotao Rougher

    Sulfonato de petrleo (g/t) 400 - Tempo (min) 4 4 pH da polpa 3,00 -

    Tabela 3 - Condies experimentais para flotao do feldspato, cujo o pH foi ajustado com HF. Condicionamento Condicionamento

    Condies Operacionais

    1

    2

    Flotao rougher

    3

    Flotao Scavenger

    Amina (g/t) 300 - - 150 - (1) O. Comb. (g/t) 250 - - 125 - (2) O. Pinho (g/t) 0 200 - 200 -

    Tempo (min.) 4 2 3 2 2 pH da polpa 2,50 2,50 - 2,50 -

    (1) O. Comb. - leo Combustvel, (2) O. Pinho leo de Pinho

    Para avaliar a granulometria de liberao dos minerais minrio (feldspato, quartzo, moscovita) das

    impurezas (ferro) foram realizados ensaios nas mesmas condies de flotao, variando apenas o tempo de

    moagem da amostra: 10 e 15 min. Na flotao de feldspato, juntaram-se os concentrados rougher e scanveger de

    cada ensaio e submeteram-se a separao magntica, constituindo, assim, o concentrado final de feldspato. Na

    etapa de separao magntica, utilizou-se um separador magntico com tambor de terras raras, com a inclinao

    das aletas entre 7 e 45, e velocidade do rotor de 150 rpm na primeira etapa e 200 rpm na segunda.

    Foram tomadas alquotas dos concentrados de feldspato para testes de queima, com a finalidade de

    observar as cores do produto aps a queima. Os testes foram realizados na temperatura de 1280C, durante 2 h,

    segundo uma taxa de aquecimento de 5C/min. Um dos concentrados foi calcinado a 400C, durante 6 h, visando

    a remoo de reagentes orgnicos residuais da flotao.

    RESULTADOS E DISCUSSO

    Na Tabela 4 encontram-se os resultados da fluorescncia de raios X e absoro atmica, para a amostra

    mdia (head sample). Os resultados da difrao de raios X associados aos resultados de fluorescncia de raios X

    permitiram o clculo aproximado da composio mineralgica da amostra, cujos resultados encontram-se

    tambm na Tabela 4.

  • Tabela 4 - Resultados da anlise qumica da amostra mdia (head sample) realizada por fluorescncia de raios X e composio mineralgica baseada na associao dos resultados das tcnicas de difrao e fluorescncia de

    raios X. Anlise qumica da amostra mdia do minrio (head sample) - Fluorescncia de raios X

    Composto Teor (%) Composto

    Teor (%)

    Al2O3 15,80 Na2O 2,3 CaO 0,08 P2O5 0,02

    Fe2O3 0,15 PF 0,21 K2O 10,20 SiO2 71,1 TiO2

  • Tabela 6 - Resultados da anlise qumica do concentrado de flotao do feldspato (rougher + scavenger), aps a separao magntica do minrio modo por 10 min.

    Composto Absoro Atmica Teor (%) Na2O 2,8 K2O 10,6

    Fe2O3 0,05 Na Tabela 7 pode-se observar que o rejeito do processo de concentrao da rocha pegmattica, com uma

    moagem do minrio, durante 10 min, contm 11,80% de lcalis (K2O + Na2O) e 0,06% de Fe2O3, sendo

    considerada uma areia feldsptica (acima de 8% de lcalis). Os balanos metalrgicos e de massa da ltima etapa

    de concentrao, na qual foram obtidos produtos de interesse comercial, o feldspato (concentrado de feldspato

    rougher + scavenger) e a areia feldsptica, esto ilustrados na Tabela 8.

    Tabela 7 - Teor de lcalis e de Fe2O3 do no flotado (areia feldsptica) da etapa de separao feldspato/quartzo,

    resultante do processo de concentrao do minrio modo por 10 min.

    Composto Absoro Atmica - Teor (%) Na2O 1,2 K2O 10,6

    Fe2O3 0,06 Tabela 8 Balano de massa e metalrgico dos produtos obtidos na flotao rougher e scavenger do feldspato,

    com o minrio modo durante 10 min.

    Produtos % peso Mic. (1) (%)

    Dist. Mic.

    Alb. (2) (%)

    Dist. Alb.

    SiO2 (%)

    Dist. SiO2

    Feldspato (%)

    Dist. Feldspato

    Conc. Feldspato 28,13 62,72 28,13 23,69 47,72

    13,59 16,40 86,41 31,70

    Areia Feldsptica 71,87 62,72 71,87 10,16 52,29

    27,12 83,60 72,88 68,30

    Alim. Cal. 100 62,72 100 13,96 100 23,31 100 76,69 100 Mic. (1) = Microclnio, Alb. (2) = Albita Pode-se observar que o beneficiamento do minrio modo, por 10 min, proporcionou um aumento no

    teor de feldspato de 71% (amostra mdia) para 86% (albita e microclnio), alm de proporcionar um subproduto,

    a areia feldsptica, com 72% de feldspato.

    A anlise qumica dos concentrados de feldspato que foram purificados por separao magntica

    (mistura do concentrado rougher com o scanveger), com moagem de 15 min do minrio, est apresentada na

    Tabela 9. A flotao, associada separao magntica, resultou num concentrado de feldspato com 14,20% de

    lcalis (K2O + Na2O), proporcionando melhor desempenho que com o minrio modo por 10 min. Como tambm

    reduziu o teor de Fe2O3, em relao a amostra mdia do minrio, de 0,15 para 0,07%.

    Tabela 9 - Resultados da anlise qumica do concentrado de flotao do feldspato (rougher + scavenger), aps sua purificao por separao magntica, do minrio modo por 15 min.

    Composto Absoro Atmica - Teor (%) Na2O 2,8 K2O 11,4

    Fe2O3 0,07

  • Na Tabela 10 pode-se observar que o rejeito da etapa de flotao do feldspato da etapa de separao

    feldspato/quartzo, com uma moagem do minrio durante 15 min, contm 11,10% de lcalis (K2O + Na2O) e

    0,07% de Fe2O3. No minrio modo por 10 min, o rejeito da flotao de feldspato pode tambm ser considerado

    uma areia feldsptica.

    Tabela 10 Teores obtidos (absoro atmica) dos lcalis e de Fe2O3 do no flotado (areia feldsptica) quando o

    minrio foi modo por 15 min. Composto Absoro Atmica - Teor (%)

    Na2O 1,2 K2O 9,9

    Fe2O3 0,07

    Os balanos metalrgico e de massa da ltima etapa de concentrao, dos produtos de interesse

    comercial, o feldspato (concentrado de feldspato rougher + scavenger) e a areia feldsptica, esto apresentados

    na Tabela 11. Avaliando os resultados das Tabelas 8 e 11, pode-se constatar que os rejeitos da flotao contm

    teores de feldspato em torno de 70% e a sua distribuio (recuperao) fica tambm em torno de 70%. J o

    concentrado de feldspato tem uma distribuio (recuperao) de feldspato em torno de 30% e teores na faixa de

    90% de feldspato.

    Tabela 11 Balanos de massa e metalrgico dos produtos obtidos na flotao rougher e scavenger do feldspato, com o minrio modo durante 15 min.

    Produtos % peso Mic. (1) (%)

    Dist. Mic.

    Alb. (2) (%)

    Dist. Alb.

    SiO2 (%)

    Dist. SiO2

    Feldspato (%)

    Dist. Feldspato

    Conc. Feldspato 24,23 67,46 26,91 23,74 42,7 8,81 8,27 91,19 29,79 Areia Feldsptica 75,77 58,58 73,09 10,16 57,2 31,26 91,73 68,74 70,21 Alim. Cal. 100 60,73 100 13,45 100 25,82 100 74,18 100 Mic. (1) = Microclni, Alb. (2) = Albita

    Pode-se observar, pela Tabela 11, que o beneficiamento do minrio modo, por 15 min, proporcionou

    um aumento no teor de feldspato, isto , albita e microclinio. O rejeito da flotao do feldspato pode ser

    considerado um subproduto, a areia feldsptica, com teor de 69% de feldspato. O concentrado final apresentou

    um teor de 91% de feldspato, enquanto a amostra mdia continha 71% em peso de feldspato.

    A Figura 2 ilustra a diferena da cor no teste do cone sinterizado a 1280C, realizado com os

    concentrados finais, com e sem calcinao, como tambm com a areia feldsptica. Os testes de cones com os

    concentrados finais apresentaram uma textura vtrea, com brilho e sem trincas, entretanto, a areia feldsptica

    com mais baixo teor de lcalis, no proporcionou brilho e no sinterizou o suficiente para no quebrar. Outro

    resultado interessante a cor cinza do cone, para o concentrado de feldspato no calcinado, j que permaneceu

    resduos de compostos orgnicos da flotao. Os processos de flotao utilizam coletores e espumantes que

    precisam ser removidos para no influenciar nas propriedades do corpo cermico formulado com o concentrado

    de feldspato.

  • Figura 2 Teste do cone sinterizado na temperatura de 1280C. C...