MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO Escola de …‡ÃO... · íons metálicos para uma maior seletividade no processo. ... Diagrama de especiação do cálcio, ... 1 x 10-5 mol/l;

INFLUÊNCIA DE CÁTIONS Ca2+

, Mg2+

E Mn2+

NA FLOTAÇÃO

REVERSA DE MINÉRIO DE FERRO

Autora: Deisiane Ferreira Lelis

Orientadora: Profa. Dr

a. Rosa Malena Fernandes Lima

Área de Concentração:

Tratamento de Minério

Ouro Preto – MG, Brasil.

Julho de 2014

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO

Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto

Departamento de Engenharia de Minas

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral –

PPGEM

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação

do Departamento de Engenharia de Minas, da Escola de

Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, como

parte integrante dos requisitos para obtenção do título de

Mestre em Engenharia Mineral.

Catalogação: [email protected]

L541i Lelis, Deisiane Ferreira. Influência dos cátions Ca2+, Mg2+ e Mn2+ na flotação catiônica de minério de ferro [manuscrito] : estudos fundamentais / Deisiane Ferreira Lelis – 2014. 88f.: il. color; grafs.; tabs. Orientadora: Profª Drª Rosa Malena Fernandes Lima. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de

Minas. Departamento de Engenharia de Minas. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral.

Área de concentração: Tratamento de Minérios.

1. Minérios de ferro - Teses. 2. Flotação - Teses. 3. Cátions - Teses. I. Lima, Rosa Malena Fernandes. II. Universidade Federal de Ouro Preto. III.

Título. CDU: 622.765.063

mailto:[email protected]

Aos meus pais e amigos, eterna gratidão!

Agradecimentos

Agradeço a Deus e Nossa Senhora por permitir mais esta realização em minha vida!

Aos meus pais, irmãos e amigos que torceram e rezaram por mim.

À professora Drª Rosa Malena Fernandes Lima, pelos sábios ensinamentos e acima de

tudo pela paciência.

Aos meus tios Espedito e Cristina pelo apoio incondicional.

Aos técnicos dos laboratórios, que contribuíram para realização deste trabalho.

À Universidade Federal de Ouro Preto e à Fapemig, pela concessão da bolsa de

mestrado.

RESUMO

Este trabalho teve por objetivo investigar a influência dos cátions Ca2+

, Mg2+

e Mn2+

na

flotação catiônica de minério de ferro e a possibilidade do uso de complexante desses

íons metálicos para uma maior seletividade no processo. Em uma primeira fase foram

efetuados ensaios de microflotação dos minerais quartzo e hematita, usando acetato de

eteramina com 50% de grau de neutralização (Flotigam EDA) em pH 10,5 nas dosagens

de 2,5 e 50 mg/L que foram as concentrações de máxima flotabilidade para o quartzo

(95,5%) e hematita (96,5%), respectivamente. Observou-se que nessas condições o

amido de milho era pouco eficiente na depressão do quartzo. O inverso foi observado

para a hematita, onde a dosagem de 10 mg/L foi capaz de quase anular a flotabilidade

da mesma. Com a adição de CaCl2, MgCl2 e MnCl2, observou-se a depressão tanto do

quartzo quanto da hematita para todas as dosagens testadas, sendo a máxima depressão

na concentração de 200 mg/L. O uso do complexante sal dissódico de ácido

etilenodiaminotetracético (EDTA) mostrou-se eficiente em altas concentrações (400

mg/L para CaCl2, 600 e 700 mg/L para MnCl2 e MgCl2, respectivamente) para ambos

minerais. De modo geral, houve diminuição do módulo dos valores de potencial zeta

negativo em pH 10,5 dos minerais (quartzo e hematita) em relação aos valores de

potencial zeta dos mesmos na ausência dos sais estudados e da combinação dos

reagentes (sais/amido, sais/EDTA/amido e sais/ EDTA/ amido/ amina). Verificou-se

nos espectros infravermelhos dos minerais (hematita e quartzo) usados nos ensaios de

adsorção a presença comprovada do hidróxido Mg(OH)2 sobre a superfície de ambos

minerais. No caso dos ensaios efetuados com MnCl2, verificou-se a precipitação do

próprio sal sobre a superfície dos minerais. Logo, pode-se afirmar que há adsorção dos

cátions por atração eletrostática dos mesmos com as superfícies dos minerais carregados

negativamente (potencial zeta) e precipitação do hidróxido Mg(OH)2 presentes na

solução (espectros infravermelhos).

Palavra chave: flotação catiônica, minério de ferro, cátions divalentes, EDTA.

ABSTRACT

This study aimed to investigate the influence of cations Ca2+

, Mg2+

and Mn2+

on the

cationic flotation of iron ore and the possibility of complexing these metallic ions to

improve the process selectivity. In a first stage microflotation trials were performed

with the minerals quartz and hematite using etheramine acetate at 50% degree of

neutralization (Flotigam EDA) at pH 10.5 in concentrations of 2.5 and 50 mg/L at the

maximum floatability levels were achieved for quartz (95.5%) and hematite (96.5%),

respectively. It was observed that under these conditions corn starch was ineffective as

quartz depressant. On the other hand, the dosage of 10 mg/L was able to almost cancel

the floatability of hematite. With the addition of CaCl2, MgCl2 and MnCl2 it was

observed depression of quartz as well as of hematite for all tested concentrations with a

maximum depression achieved at a concentration of 200 mg/L. The use of the

complexing agent disodium salt of ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) was

effective at high concentrations (400 mg/L for CaCl2, 600 and 700 mg/L for MnCl2 and

MgCl2, respectively) for both minerals. Overall, there was a decrease of the modulus of

the negative zeta potential values at pH 10.5 of the minerals (quartz and hematite) with

respect to the zeta potential values in the absence of the studied salts and combination

of reagents (salts/starch, salts/EDTA/salts and starch/EDTA/starch/amine). It was

observed in the infrared spectra the presence of Mg(OH)2 on the surface of both

minerals. In the case of experiments carried out with MnCl2, there was precipitation of

the salt itself on the surface thereof. Therefore, it can be stated that there is adsorption

of cations by electrostatic onto the surfaces of negatively charged minerals (zeta

potential) and precipitation of the hydroxide Mg(OH)2 present in solution (infrared

spectra).

Keywords: cationic flotation, iron ore, divalent cations, EDTA.

Sumário

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................... 15

2. JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS ....................................................................... 17

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 19

3.1 Princípios da Flotação ........................................................................................ 19

3.1.1 Interface sólido/líquido – Dupla camada elétrica ......................................... 21

3.2 Flotação catiônica reversa de minério de ferro ................................................... 26

3.3 Interferência de cátions na flotação de minério de ferro...................................... 29

3.4 Agentes Complexantes....................................................................................... 34

4. MATERIAIS E METODOLOGIA ...................................................................... 37

4.1 Amostras Minerais e Reagentes ......................................................................... 37

4.1.1 Preparação das amostras minerais ............................................................... 37

4.1.2 Preparação dos Reagentes ............................................................................... 38

4.2 Caracterização das Amostras Minerais ............................................................... 40

4.2.1 Análise mineralógica................................................................................... 40

4.2.2 Análise química .......................................................................................... 40

4.2.3 Análise granulométrica ............................................................................... 40

4.2.4 Determinação de área superficial ................................................................. 41

4.2.5 Densidade ................................................................................................... 41

4.3 Ensaios de microflotação ................................................................................... 41

4.3.1 Procedimento experimental dos ensaios de microflotação em tubo de

Hallimond modificado ......................................................................................... 42

4.4 Determinação de potencial zeta .......................................................................... 46

4.5 Procedimento experimental para os ensaios de adsorção de cátions /

espectroscopia no infravermelho .............................................................................. 47

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................... 49

5.1 Caracterização das Amostras Minerais ............................................................... 49

5.1.1 Hematita compacta...................................................................................... 49

5.1.1.1 - Difração de raios X ............................................................................ 49

5.1.1.2 Análise Química ................................................................................... 50

5.1.1.3 Ánalise granulométrica, densidade e área superficial ............................ 51

5.1.2 Quartzo ....................................................................................................... 52

5.1.2.1 Análise mineralógica ............................................................................ 52

5.1.2.2 Análise Química ................................................................................... 54

5.1.2.3 Análise granulométrica, densidade e área superficial ............................ 54

5.2 Ensaios de microflotação ................................................................................... 55

5.2.1 Ensaios de microflotação do quartzo e da hematita com Flotigam EDA ...... 55

5.2.2 Ensaios de microflotação do quartzo e da hematita com Flotigam EDA e

amido .................................................................................................................. 57

5.2.3 Ensaios de microflotação do quartzo e hematita com Flotigam EDA, MgCl2,

MnCl2 e CaCl2. .................................................................................................... 59

5.2.4 Ensaios de microflotação do quartzo e hematita com cloretos (MgCl2,

MnCl2 e CaCl2), amido de milho e Flotigam EDA ............................................... 62

5.2.5 Ensaios de microflotação do quartzo e hematita MgCl2, MnCl2 e CaCl2,

EDTA e Flotigam EDA. ...................................................................................... 66

5.2.6 Ensaios de microflotação do quartzo e hematita com sais ( MgCl2, MnCl2 e

CaCl2), EDTA, amido e Flotigam EDA. .............................................................. 67

5.3 Determinações de Potencial Zeta ....................................................................... 69

5.3.1 Potencial zeta dos minerais quartzo e hematita na ausência e na presença de

reagentes.............................................................................................................. 69

5.4 Estudos de Adsorção das Espécies Provenientes da Dissolução dos Sais

(CaCl2,MgCl2 e MnCl2) ........................................................................................... 77

6. CONCLUSÕES ................................................................................................... 83

7. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................. 85

FIGURAS

Figura 1. Mecanismo de geração de carga na superfície do quartzo (Fuerstenau et al.,

1985 ). ......................................................................................................................... 21

Figura 2. Representação esquemática da DCE e da distribuição de potencial. (a) carga

da superfície (b) Plano de Stern (c) camada difusa (Fuerstenau e Palmer, 1976). ......... 22

Figura 3. Modelo de Stern da dupla camada elétrica, contemplando adsorção específica

superequivalente: (a) esquema da DCE; (b) distribuição do potencial eletrostático

(Parks, 1975). .............................................................................................................. 23

Figura 4. Modelo da dupla camada elétrica na adsorção não especifíca: (a)

esquema da DCE; (b) distribuição do potencial eletrostático (Parks, 1975). ................. 24

Figura 5. Potencial zeta da hematita e quartzo condicionados em água destilada (Lopes

e Lima, 2009). ............................................................................................................. 25

Figura 6. Curva esquemática de dissociação para aminas primárias, em função do pH

Viana (1984) apud Magalhães (2000). ......................................................................... 27

Figura 7. Adsorção de cálcio na superfície do quartzo, em função de pH para solução de

100 ppm de Ca2+

(Fuerstenau e Palmer, 1976). ............................................................ 29

Figura 8. Diagrama de especiação do cálcio, para 1 x 10-3

M [Ca+2

] (Fuerstenau e

Palmer, 1976). ............................................................................................................. 30

Figura 9. Recuperação do quartzo e magnetita em função de pH em ausência (linhas

sólidas) e presença (linhas tracejadas) de 0,1 mol/ dm3 CaCl2, utilizando coletor diamina

8C; concentração do coletor: 1 x 10-5

mol/l; símbolos + e □ são para o quartzo, * e x

para magnetita (Scott e Smith, 1993). .......................................................................... 31

Figura 10. Recuperação do quartzo e magnetita com concentração do coletor de 1x10-4

em função de pH em ausência (linhas sólidas) e presença (linhas tracejadas) de 0,1 mol/

dm³ CaCl2 utilizando, coletor diamina 8C; concentração do coletor: 1 x 10-4

mol/L;

símbolos + e □ são para o quartzo, * e x para magnetita (Scott e Smith, 1993). ............ 31

Figura 11. Influência da concentração de íons de alumínio na flotabilidade de quartzo

no pH 7,5 (Araujo, 1982). ............................................................................................ 32

Figura 12. Influência da concentração de íons de alumínio na flotabilidade do quartzo

no pH 10,0 (Araujo, 1982). .......................................................................................... 33

Figura 13. Influência da concentração de íons de alumínio na flotabilidade da hematita

no pH 10,0 (Araujo, 1982). .......................................................................................... 33

Figura 14. Diagrama da concentração logarítmica do cátion Mn++

com concentração de

10 -4

M. Butler ( 1964) apud Fuertenau et al. ( 1985) ................................................... 34

Figura 15. Efeito do EDTA na flotação catiônica do quartzo com 2,5 mg/L de amina em

presença de 650 mg/L de espécies de Al em pH 10 e 100 mg/L de espécie de Al em pH

7,5 (Araujo e Coelho, 1992). ....................................................................................... 36

Figura 16. Influência da concentração EDTA na flotabilidade da hematita no pH 10,0 na

presença de íons de alumínio (Araujo, 1982). .............................................................. 36

Figura 17. Difratograma de raios-X da amostra de hematita na faixa de -295 +147

µm............................................................................................................................... 49

Figura 18.Difratograma de raios-X da amostra de hematita na faixa granulométrica de -

147 µm. ....................................................................................................................... 50

Figura 19. Distribuição granulométrica da fração -37 µm da hematita.......................... 52

Figura 20. Difratograma de raios-X da amostra de quartzo na fração granulométrica de

-295 +147 µm. ............................................................................................................. 53

Figura 21. Difratograma de raios-X da amostra de quartzo na fração granulométrica de -

147 µm. ....................................................................................................................... 53

Figura 22. Distribuição granulométrica da fração -37 µm do quartzo. .......................... 55

Figura 23. Flotabilidade do quartzo em função do pH e da concentração do coletor

Flotigam EDA. ............................................................................................................ 56

Figura 24. Flotabilidade da hematita em função do pH e da concentração do coletor. . 57

Figura 25. Flotabilidade do quartzo e da hematita em função da concentração de amido

a 2,5 mg/L de Flotigam EDA (quartzo) e 50 mg/L (hematita), ambos em pH=10,5 ...... 58

Figura 26. Flotabilidade do quartzo e hematita, com coletor Flotigam EDA na

concentração de 2,5 mg/L (quartzo) e 50 mg/L (hematita) em função da dosagem de

cloreto de magnésio. .................................................................................................... 59

Figura 27. Diagrama da concentração logarítmica do cátion Mg++

com concentração de

10-4

M (Butler., 1964 apud Fuerstenau et al., 1985). .................................................. 60

Figura 28. Flotabilidade do quartzo e da hematita, em função da dosagem de MnCl2,

com coletor Flotigam EDA na concentração de 2,5 mg/L (quartzo) e 50 mg/L

(hematita) em pH 10,5. ................................................................................................ 61


concentração de 2,5 mg/L (quartzo) e 50 mg/L (hematita) em função da dosagem de

CaCl2, em pH 10,5. ...................................................................................................... 62

Figura 30. Flotabilidade do quartzo em função da concentração de amido de milho, com

MgCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 2,5 mg/L de amina, em pH 10,5. . 63

Figura 31. Flotabilidade da hematita em função da concentração de amido de milho,

com MgCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 50,0 mg/L de amina, em pH

10,5. ............................................................................................................................ 63

Figura 32.Flotabilidade do quartzo em função da concentração de amido de milho, com

MnCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 2,5 mg/L de amina, em pH 10,5. 64

Figura 33. Flotabilidade da hematita em função da concentração de amido de milho,

com MnCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 50,0 mg/L de amina, em pH

10,5. ............................................................................................................................ 64

Figura 34. Flotabilidade do quartzo em função da concentração de amido de milho, com

CaCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 2,5 mg/L de amina, em pH 10,5. .. 65

Figura 35. Flotabilidade de hematita em função da concentração de amido de milho,

com CaCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 50,0 mg/L de amina, em pH

10,5. ............................................................................................................................ 65

Figura 36. Flotabilidade do quartzo, em função da concentração de EDTA, para 200

mg/L de MgCl2, MnCl2 e CaCl2, 2,5 mg/L de amina, pH 10,5. .................................. 66

Figura 37. Flotabilidade da hematita, em função da concentração de EDTA, para 200

mg/L de MgCl2, MnCl2 e CaCl2, 50,0 mg/L de amina, pH 10,5. ................................ 67

Figura 38. Flotabilidade do quartzo, em 10,5 após complexação dos cátions (Ca+2

, Mn+2

e Mg+2

) com EDTA, 100 mg/L de amido de milho e 2,5 mg/L de amina...................... 68

Figura 39. Flotabilidade da hematita, em 10,5 após complexação dos cátions (Ca+2

,

Mn+2

e Mg+2

) com EDTA, 100 mg/L de amido de milho e 50,0 mg/L de amina. .......... 68

Figura 40. Potencial zeta do mineral quartzo em função do pH, na ausência e

condicionada com Flotigam EDA e amido. .................................................................. 69

Figura 41. Potencial zeta da hematita em função do pH, na ausência e condicionada

com Flotigam EDA e amido. ....................................................................................... 70

Figura 42. Potencial zeta do quartzo condicionado com 200 mg/L de CaCl2, MgCl2 e

MnCl2 em função do pH. ............................................................................................ 71

Figura 43. Potencial zeta da hematita condicionada com 200 mg/L de CaCl2, MgCl2 e

MnCl2 em função do pH. ............................................................................................ 71

Figura 44. Valores de potencial zeta do quartzo, em pH 10,5 para força iônica constante

(10-4

M de NaCl) na ausência e após condicionamento em solução com CaCl2 (200

mg/L); CaCl2/EDTA (200/400 mg/L); CaCl2/EDTA/Amido (200/400/100 mg/L);

CaCl2/EDTA/amido/amina; (200 /400 /100/ 50 mg/L). ................................................ 72

Figura 45. Valores de potencial zeta da hematita, em pH 10,5 para força iônica

constante (10-4

M de NaCl) na ausência e após condicionamento em solução com CaCl2

(200 mg/L); CaCl2/EDTA (200/400 mg/L); CaCl2/EDTA/Amido (200/400/100 mg/L);

CaCl2/EDTA/amido/amina; (200 /400 /100/ 50 mg/L). ................................................ 73

Figura 46. Valores de potencial zeta do quartzo, em pH 10,5 e 7 para força iônica

constante (10-4

M de NaCl) na ausência e após condicionamento em solução com

MgCl2 (200 mg/L); MgCl2/EDTA (200/700 mg/L); MgCl2/EDTA/Amido (200/700/100

mg/L); MgCl2/EDTA/amido/amina; (200 /700 /100/ 50 mg/L). ................................... 74

Figura 47. Valores de potencial zeta da hematita, em pH 10,5 e 7 para força iônica ..... 75


constante (10-4


MnCl2 (200 mg/L); MnCl2/EDTA (200/600 mg/L); MnCl2/EDTA/Amido (200/600/100

mg/L); MnCl2/EDTA/amido/amina; (200 /600 /100/ 50 mg/L). ................................... 76

Figura 49. Valores de potencial zeta da hematita, em pH 10,5 e 7 para força iônica

constante (10-4


MnCl2 (200 mg/L); MnCl2/EDTA (200/600 mg/L); MnCl2/EDTA/Amido (200/600/100

mg/L); MnCl2/EDTA/amido/amina; (200 /600 /100/ 50 mg/L). ................................... 77

Figura 50. Espectros infravermelhos de referência e das espécies de cálcio adsorvidas na

superfície da hematita em pH 10,5. .............................................................................. 78

Figura 51. Espectros infravermelhos das referências e das espécies de magnésio

adsorvidas sobre a superfície da hematita em pH 10,5. ................................................ 79

Figura 52. Espectros infravermelhos das referências e das espécies de manganês

adsorvidas sobre a superfície da hematita em pH 10,5. ................................................ 79

Figura 53. Espectros infravermelhos das referências e das espécies de cálcio adsorvidas

sobre a superfície do quartzo em pH 10,5. ................................................................... 80

Figura 54 Espectros infravermelhos das referências e das espécies de magnésio

adsorvidas sobre a superfície do quartzo em pH 10,5. .................................................. 81


adsorvidas sobre a superfície do quartzo em pH 10,5. .................................................. 81

TABELAS

Tabela 1. Coletores catiônicos, adaptado de Smith e Akhtar (1976). ............................ 26

Tabela 2. Composição química e PPC das frações granulométrica da hematita, usados

nos ensaios experimentais............................................................................................ 51

Tabela 3. Composição química e PPC das frações granulométricas do quartzo, usados

nos ensaios experimentais............................................................................................ 54

15

1. INTRODUÇÃO

O Brasil é o segundo maior produtor de minério de ferro, conforme a Conferência das

Nações Unidas para o Comércio e o Desenvolvimento (UNCTAD), e está inserido em

um cenário de crescente demanda por essa commodity no mercado. Para atender a esse

crescente e competitivo mercado, as empresas mineradoras vêm se preparando em busca

do aumento de produção, seja ela por ampliação de suas plantas industriais ou aplicação

de capital em novos recursos minerais.

Os minérios de ferro encontrados na natureza possuem diferentes composições

mineralógicas, tamanho de grãos, proporções de minerais e texturas, dependendo da sua

localização. Até em um mesmo depósito, podem ser encontradas variações de tipologias

de minério. Estes minérios são constituídos de óxidos como: hematita (Fe2O3),

magnetita (Fe3O4), goethita (FeO-OH), limonita (FeO-OH.nH2O), ganga silicosa

(quartzo, clorita, talco, etc) e às vezes carbonato (dolomita, calcita, etc.) entre outras.

Geralmente, os minérios de ferro de altos teores são submetidos somente às etapas de

cominuição e classificação. No caso de minérios pobres (itabiritos) são necessárias

etapas de concentração para atender as especificações do mercado. Os principais

métodos de concentração aplicados industrialmente são: gravíticos, magnéticos e a

flotação catiônica.

Com a exaustão dos depósitos de minérios de ferro de altos teores do Quadrilátero

Ferrífero, as mineradoras estão utilizando minérios de teores mais baixos, contendo

carbonatos, como a dolomita, minerais de manganês e outros. Na dissolução destes

minerais são liberados cátions como Ca2+

, Mg2+

, Mn2+

, Al3+

, etc., que são atraídos

eletrostaticamente, principalmente, pela superfície do quartzo e desta forma ocasionam

a depressão do mesmo, levando à diminuição acentuada da seletividade na separação da

ganga dos minerais de ferro, por flotação catiônica reversa. Logo, fazem-se necessários

estudos que possibilitem a diminuição e/ou eliminação dos efeitos deletérios causados

por íons presentes na polpa. A utilização de complexantes pode ser uma alternativa para

atingir tal objetivo uma vez que o mesmo é capaz de formar complexos com essas

16

espécies metálicas através de interações eletrostáticas ou coordenações elétricas

(Araujo, 1982).

17

2. JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS

Segundo o Instituto Brasileiro de Mineração (IBRAM), é esperado acréscimo de 28%

na produção de minério de ferro até 2016, por conta de projetos que entraram em

operação nos últimos anos. Até o ano de 2020, a China precisará importar do Brasil 400

milhões de toneladas/ano. Minas Gerais é o mais importante estado minerador do país

responsável por aproximadamente 53% da produção brasileira de minerais metálicos e

29% de minérios em geral. No entanto, as mineradoras estão utilizando minérios de

teores mais baixos. Estas vêm buscando soluções sustentáveis para suas atividades com

propósito de diminuir o impacto ambiental e ao mesmo tempo aumentar a eficiência de

seus processos de produção.

Objetivo Geral:

Este trabalho teve como objetivo estudar a influência dos cátions Ca2+

, Mg2+

e Mn2+

na

flotação de minério de ferro e a possibilidade de complexação dos mesmos, usando

EDTA.

Os objetivos específicos foram:

i) Efetuar ensaios de microflotação em tubo Hallimond modificado, utilizando

amostra de quartzo puro com uma amina comercial variando os valores de pH e

concentração do reagente.

ii) Efetuar ensaios de microflotação com amostra de hematita pura na concentração

de amina que resultou na sua máxima flotabilidade.

iii) Efetuar estudos da influência da dosagem de íons de Ca2+

, Mg2+

, Mn2+

na

flotabilidade de ambos minerais na concentração de coletor e valor de pH de

máxima flotabilidade com e sem a utilização de depressor (amido de milho).

18

iv) Efetuar ensaios de microflotação, usando o complexante de íons metálicos, ácido

etilenodiaminotetracético (EDTA), para a dosagem de íons em que foi observada a

depressão dos minerais estudados com e sem depressor.

v) Efetuar estudos de adsorção dos íons Ca2+

, Mg2+

, Mn2+

sobre as superfícies do

quartzo e hematita, utilizando eletroforese e espectroscopia infravermelha a

transformada de Fourier.

19

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 Princípios da Flotação

Flotação é um processo de separação físico-químico de minérios, que utiliza as

diferenças de propriedades das superfícies dos minerais valiosos e da ganga indesejada.

Engloba fenômenos que ocorrem nas interfaces sólido/líquido; líquido/gás e sólido/gás

(Rabockai, 1979).

A concentração de minerais requer três condições básicas sendo: a liberalidade que é

obtida através de operações de fragmentação; a diferenciabilidade que é a base da

seletividade do método e; a separabilidade dinâmica a qual está diretamente ligada aos

equipamentos empregados (Baltar, 2010).

A seletividade do processo baseia-se nas características de superfície dos minerais que

podem apresentar caráter hidrofílico ou hidrofóbico. O conceito de hidrofílico está

associado à sua afinidade com água, os minerais que são menos ávidas por água são

considerados hidrofóbicos (Baltar, 2010).

A maioria dos minerais são hidrofílicos. Portanto, na flotação faz-se necessário

adicionar à polpa os reagentes de flotação, que dependendo da sua função no processo

são classificados em coletores, modificadores e espumantes (Wills e Napier, 2006).

Os coletores são reagentes cujas moléculas são constituídas por uma parte polar

carregada, que interage com a superfície do mineral, e uma parte apolar, que interage

com a bolha de ar. Ou seja, os mesmos adsorvem sobre as superfícies de alguns

minerais, tornando-os hidrofóbicos (ou aerofílicos) e facilitam a fixação do mesmo à

bolha (parte apolar da molécula) (Baltar, 2010).

Os reagentes modificadores têm a função de aumentar a seletividade no processo de

flotação, são eles (Rao, 2004):

20

i) Depressores - adsorvem-se sobre a superfície de alguns minerais, reforçando o

caráter hidrofílico dos mesmos, evitando desta forma a adsorção dos coletores.

Logo, os mesmos devem ser adicionados antes da adição de coletores.

ii) Ativadores – têm a função de ativar uma determinada espécie mineral para

facilitar a ação dos coletores.

iii) Desativadores – têm função inversa dos ativadores.

iv) Reguladores de pH – reagentes inorgânicos geralmente, ácidos e bases,

adicionados para o controle de pH da polpa.

Os espumantes são reagentes tensoativos que atuam na interfase líquido/gás. Pelo fato

de diminuir a tensão superficial da água, os mesmos ajudam a manter as bolhas

razoavelmente estáveis, formando a espuma.

Para que a união partícula-bolha tenha sucesso no processo de flotação, não basta que a

partícula seja hidrofóbica e a bolha seja estável. É necessário o cumprimento de critério

cinético. A cinética envolve aspectos físicos (como adesão e destacamento partícula-

bolha, velocidade dos fluxos de polpa e bolhas, escoamento de líquido através da fase

espuma, etc.) e químicos (adsorção de reagentes na superfície dos minerais, hidrólise ou

dissociação dos reagentes, influência do pH e da concentração dos reagentes etc.).

Quando a barreira energética for vencida, ocorre então à adesão partícula-bolha dentro

de um intervalo de tempo (Rao, 2004).

Três critérios subjacentes ao processo de flotação devem ser identificados para facilitar

o processo de flotação (Rao, 2004):

i) A partícula deve colidir com a bolha de ar (colisão).

ii) O filme líquido delgado que separa a partícula mineral e bolha de ar deve ser

rompido (adesão).

iii) O agregado partícula-bolha tem de ser suficientemente resistente para resistir à

força de cisalhamento na célula de flotação (transporte).

21

3.1.1 Interface sólido/líquido – Dupla camada elétrica

Partículas sólidas adquirem uma carga elétrica superficial quando postas em contato

com uma fase aquosa (meio polar). No caso de minerais, essa carga superficial é

resultante da ruptura das ligações iônicas e covalentes pela moagem e pela subsequente

adsorção de íons presentes no meio aquoso. Na Figura 1 está apresentado o mecanismo

de geração de carga superficial do quartzo.

Figura 1. Mecanismo de geração de carga na superfície do quartzo (Fuerstenau et

al., 1985 ).

Outros mecanismos de geração de cargas na superfície de partícula sólidas em meio

aquoso são através da adsorção e dessorção de íons da rede cristalina, dissolução não

estequiométrica ou defeitos na rede cristalina. Essa carga superficial adquirida em meio

aquoso influencia a distribuição no meio polar dos íons próximos a ela, pois atraem uma

atmosfera iônica de cargas contrárias (contra íons), gerando uma dupla estrutura de

cargas conhecida como dupla camada elétrica, (DCE), Parks (1975). A Figura 2

apresenta a DCE e o potencial eletrostáticos de Stern.

22

Figura 2. Representação esquemática da DCE e da distribuição de potencial. (a)

carga da superfície (b) Plano de Stern (c) camada difusa (Fuerstenau e Palmer,

1976).

Segundo Parks (1975), a DCE pode ser visualizada de duas formas diferentes,

dependendo da presença de adsorção específica ou não especifica.

Adsorção específica ocorre devido à predominância de mecanismos que independem da

atração eletrostática. Essa adsorção é lenta e irreversível, sendo que os íons adsorvidos

especificamente podem aumentar, reduzir, neutralizar ou reverter a carga elétrica da

superfície mineral.

Na presença de adsorção específica, a DCE é dividida em três zonas de cargas: a carga

da superfície do sólido, a carga correspondente aos íons adsorvidos especificamente (ou

plano interno de Helmholtz- PIH) e a carga na camada difusa ou de Gouy (Figura 3). Os

íons especificamente adsorvidos na camada Stern não se apresentam hidratados e

conseguem aproximar-se mais da superfície que os íons adsorvidos não

23

especificamente. Pode ocorrer adsorção superequivalente, neste caso, o sinal da carga de

superfície é revertido pelos íons adsorvidos especificamente, Parks (1975).

Adsorção não específica - ocorre devido à predominância de forças eletrostáticas entre

adsorvato e o adsorvente. A maioria dos sólidos em meio aquoso estão carregados

eletricamente e a atração eletrostática entre íons do adsorvato e íons de adsorvente, com

carga de natureza contrária, certamente ocorre. Essa adsorção é rápida e reversível, não

podendo reverter o sinal da carga original da superfície mineral.

Figura 3. Modelo de Stern da dupla camada elétrica, contemplando adsorção

específica superequivalente: (a) esquema da DCE; (b) distribuição do potencial

eletrostático (Parks, 1975).

24

Neste caso, é possível visualizar na dupla camada elétrica apenas duas zonas de cargas

distintas (Figura 4): a carga de superfície e a carga da camada difusa ou de Gouy. Os

íons contrários hidratados se encontram a uma distância de aproximação correspondente

ao raio de hidratação. O plano que corta o centro desses íons contrários hidratados mais

próximos da superfície é denominado Plano de Stern. Ele divide os íons da DCE entre

aqueles da camada de Stern e aqueles da camada de Gouy (Parks, 1975).

A reversibilidade do comportamento da carga elétrica superficial em um sólido é

prevista pelos parâmetros de ponto de carga zero (PCZ) e o ponto isoelétrico (PIE). Por

definição o PCZ é o logaritmo negativo da atividade de um dos IDP (íons determinantes

Figura 4. Modelo da dupla camada elétrica na adsorção não especifíca:

(a) esquema da DCE; (b) distribuição do potencial eletrostático (Parks, 1975).

25

do potencial – aqueles que exercem um controle significativo sobre a carga da

surperfície) correspondente à carga real de superfície igual a zero (Parks, 1975).

Depedendo da carga da superfície do sólido, espécies dissolvidas com carga oposta à da

superfície, migrarão em sua direção e poderão ser adsorvidos pelo sólido. Assim,

justifica-se a importância de determinação do ponto de carga zero (PCZ) em minerais

que apresentam a possibilidade de reverter a carga superfical líquida da superfície.

O ponto isoelétrico de carga (PIE) é o logaritmo negativo da atividade dos íons

determinadores de potencial, para o qual a carga líquida no plano de cisalhamento é

nulo. Constitui uma caractéristica especial de um sistema mineral-solução, uma vez que

a adsorção de surfactante na dupla camada elétrica pode ocorrer no plano de

cisalhamento, portanto, o sinal e o valor do potencial exerce influência significativa no

processo de adsorção (Parks, 1975).

Ambos os parâmetros (PCZ e PIE) têm metodologias muito similares de determinação,

e em grande parte das situações, os dois se confundem com o valor de pH em que a

quantidade de íons positivos (cátions) iguala-se à quantidade de íons negativos (ânions).

Na Figura 5 estão apresentadas as curvas de potencial zeta da hematita e do quartzo em

água deonizada. Observa-se que o PCZ da hematita é de 6,7 e do quartzo de 1,8, que

está de acordo com os valores determinados por (Fuerstenau e Palmer, 1976).

Figura 5. Potencial zeta da hematita e quartzo condicionados em água destilada (Lopes e

Lima, 2009).

26

3.2 Flotação catiônica reversa de minério de ferro

Na flotação catiônica reversa de minério de ferro, efetuada na faixa de pH 9 a 10,5, as

aminas, representadas na tabela 1, são utilizadas como coletores da ganga silicosa e o

amido ou dextrina como depressor dos minerais de ferro.

Tabela 1. Coletores catiônicos, adaptado de Smith e Akhtar (1976).

COLETOR FÓRMULA

ESTRUTURAL

Sal de amina graxa primária RNH3+Cl

-

Sal de amina graxa secundária RR'NH2+Cl

-

Sal de amina graxa terciária R(R')2NH+Cl

-

Diamina graxa R-NH-(CH2)3-NH2

Éter-diamina R-O-(CH2)3-NH-(CH2)3-NH2

Éteramina R-O-(CH2)3-NH2

Sal de Eteramina [R-O(CH2)3-NH+][CH2COO

-]

Sal de sulfônico RS(R')2Cl

Sal de amônio quaternário R(R')3NCl

R- Cadeia hidrocarbônica com 10 átomos de carbonos.

R' - Cadeia de alquila curta, usualmente metil.

As aminas são derivadas de NH3, pela substituição de um, dois, ou três hidrogênios por

radicais alquila ou arila. Daí a classificação das aminas em primárias, secundárias e

terciárias, sendo o comprimento da cadeia hidrocarbônica limitada pela solubilidade.

Devido à baixa solubilidade das aminas em meio aquoso. As beta-aminas e éter-aminas,

são utilizadas, por serem mais solúveis e menos sensíveis à variação de pH, mais

tolerantes com respeito a presença de partículas muito finas a um preço de custo bem

similar ao preço das aminas, que eram usadas inicialmente (Houot, 1987).

Baltar (2010) considera que a adsorção da amina depende dos sítios negativos

disponíveis na superfície mineral e, portanto, só poderá ocorrer acima do ponto

isoelétrico. Em meio muito alcalino, apesar da maior disponibilidade de sítios negativos

na superfície do quartzo, a relação RNH+3

/ RNH2 diminui progressivamente, resultando

em baixa recuperação do mesmo.

27

Conforme pode ser observado pela Figura 6, as aminas primárias, para valores de pH

abaixo de 8,5, encontram-se na forma de cátions RNH3+

. A partir de pH 8,5 ambas as

espécies, iônica e molecular e acima de pH 12 a espécie molecular RNH2.

As eteraminas apresentam estrutura característica das aminas primárias. Sua estrutura é

do tipo R-O-(CH2)3-NH2, uma reação de um álcool com uma acrilonitrila e subsequente

redução.

Por meio de espectroscopia infravermelha a transformada de Fourier, Lima (1997)

verificou que o mecanismo de adsorção do acetato de eteramina em pH 10,5 sobre as

superfícies da hematita e do quartzo ocorre por atração eletrostática específica entre a

superfície desses minerais, carregadas negativamente, e o cátion eteramônio, além de

ligações de van der Waals entre as cadeias hidrocarbônicas do íons eteramônio entre si e

da eteramina molecular.

A influência de diversos graus de neutralização dos coletores de acetatos de eteraminas

e acetato de eterdiaminas, sobre o desempenho da flotação de minério de ferro (itabirito)

foi avaliado por Magalhães (2000). Através dos resultados pôde-se verificar que o grau

de neutralização dos acetatos de eteramina estudados apresentou pouca influência nos

Figura 6. Curva esquemática de dissociação para aminas primárias, em função do pH

Viana (1984) apud Magalhães (2000).

28

resultados da flotação e a baixa concentração do coletor, tanto das monoaminas e,

principalmente, das diaminas, piorou desempenho da flotação efetivamente.

Cassola e Bartalini (2010) avaliaram o efeito da modificação do coletor de minerais de

sílica na recuperação de ferro, de quatros minas (A, B, C e D). E concluíram que:

Para mina A, o coletor Flotigam EDA-3 neutralizada a 30% seria uma

alternativa ao padrão atualmente em uso que é EDA- C neutralizado a 50%.

Para mina B, o coletor Flotigam EDA neutralizada a 50% pode substituir o

EDA-C neutralizado a 50%, no entanto gerará um consumo maior, mas com

uma recuperação metalúrgica melhor.

Para mina C, o coletor Flotigam EDA-3 neutralizado a 30%, padrão atualmente

em uso, não deverá ser substituído.

Para mina D, o coletor Flotigam EDA neutralizado a 50% pode ser substituído

pelo EDA-C neutralizado a 50% com variações significativas nos teores de sílica

e na recuperação de ferro e com dosagens menores.

Os resultados obtidos por Cassola e Bartalini (2010) apontam para a possibilidade de

aumentar a recuperação metalúrgica, mantendo a qualidade do concentrado, além de

uma redução das matérias-primas, como por exemplo, o ácido acético utilizado na

neutralização das eteraminas.

Estudos realizados mostraram ser possível o reaproveitamento da amina residual do

rejeito da flotação catiônica reversa de minério de ferro através da recirculação da água,

desde que a água do rejeito a ser reaproveitada não contenha grande quantidade de

partículas ultrafinas em suspensão (Batisteli, 2007).

Costa (2009) avaliou a flotabilidade do quartzo em função do pH e dosagem de coletor

(amina, oleato de sódio e óleo de babaçu saponificado) sem adição de depressor.

Verificou-se uma excelente flotabilidade do quartzo, principalmente na faixa de pH 4,5

a 9,5 na dosagem de 150 g/t de amina, utilizando reguladores de pH HCl/NaOH, tempo

de condicionameto de 120 seg e vazão de gás de 27 +/-3 mL/seg, para os demais

coletores nas mesmas condições foi possivel verificar apenas uma discreta flotabilidade.

29

3.3 Interferência de cátions na flotação de minério de ferro

Cátions polivalentes adsorvem-se na superfície do quartzo, especialmente quando esses

cátions formam hidroxi-complexos.

Fouad et al. (1994), estudaram o efeito dos surfatantes catiônicos e aniônicos na

superfície do quartzo e cassiterita na presença de cátions polivalentes, e constataram que

a curva de pH do potencial zeta para ambos os minerais na presença de diferentes sais

(FeCl3, AlCl3, LaCl3, CeCl3 e ThCl4) modificava fortemente a carga da superfície dos

óxidos, devido à adsorção dos cátions livres e de seus hidroxocomplexos sobre a

superfície dos óxidos.

Na Figura 7 está apresentada a curva de adsorção de íons Ca+2

sobre a superfície do

quartzo. Pelo diagrama de distribuição de espécies (Figura 8), observa-se que a máxima

adsorção de Ca+2

pelo quartzo, coincide com a região de maior concentração do hidroxi-

complexo CaOH+, Clark e Cooke (1968) apud Fuerstenau e Palmer (1976).

Figura 7. Adsorção de cálcio na superfície do quartzo, em função de pH para

solução de 100 ppm de Ca2+

(Fuerstenau e Palmer, 1976).

30

Scott e Smith (1993), estudaram o efeito da presença de cátions de Ca+2

na flotação de

quartzo e magnetita, em função de pH com N-alquil 1,3 diaminopropano como coletor

(com comprimento de cadeia de 8, 12 e 16 C) . Os pesquisadores constataram que para

concentração de CaCl2 acima de 0,1 mol/L a recuperação de ambos minerais diminuía,

o efeito foi particularmente marcante para o coletor com 8 carbonos na cadeia

hidrocarbônica. Segundo os autores, quando a concentração do coletor 8C foi

aumentada de 1 x10 -5

para 1 x 10 -4

mol/dm3 (Figuras 9 e 10), observou-se alguma

flotação do quartzo em pH 9-10 devido o aumento da concentração do coletor. Porém, a

presença de CaCl2 novamente deprimiu os dois minerais. Isso pode ser atribuido à

adsorção de cátions Ca+2

na dupla camada elétrica das duas espécies minerais.

Carvalho (2003) efetuou estudos da interferência de Ca2+

(adição de cal hidratada em

várias concentrações) na flotação em escala de bancada de minério do ferro. Os

resultados mostraram que houve aumento do teor de SiO2 no concentrado, que o autor

atribuiu à ineficiência da etapa de deslamagem em consequência do baixo nível de

dispersão da polpa devido à ação coagulante da cal hidratada pela atração dos cátions

Ca2+

pela superfície dos minerais de ganga silicatada que possuem cargas negativas

elevadas em valores de pH acima de 10,5 na flotação reversa de minério de ferro.

Figura 8. Diagrama de especiação do cálcio, para 1 x 10-3

M [Ca+2

] (Fuerstenau

e Palmer, 1976).

31

Figura 10. Recuperação do quartzo e magnetita com concentração do coletor de 1x10-4

em função de

pH em ausência (linhas sólidas) e presença (linhas tracejadas) de 0,1 mol/ dm³ CaCl2 utilizando,

coletor diamina 8C; concentração do coletor: 1 x 10-4

mol/L; símbolos + e □ são para o quartzo, * e x

para magnetita (Scott e Smith, 1993).

Figura 9. Recuperação do quartzo e magnetita em função de pH em ausência (linhas sólidas) e

presença (linhas tracejadas) de 0,1 mol/ dm3 CaCl2, utilizando coletor diamina 8C; concentração

do coletor: 1 x 10-5

mol/l; símbolos + e □ são para o quartzo, * e x para magnetita (Scott e Smith,

1993).

32

Araujo (1982) estudou o efeito de íons de alumínio na flotação catiônica (com sal de

amina primária) de quartzo e hematita. De forma genérica, mostrou que no pH 7,5

ocorreu máxima depressão do quartzo com concentrações variáveis do coletor, a uma

baixa concentração de íons de alumínio, na ordem de 16 mg/L, foi suficiente para

promover quase total anulação na flotabilidade do quartzo (Figura 11). De acordo com

autor, o pH 7,5, onde a carga líquida de superfície do quartzo condicionado com íons de

alumínio é positiva, a flotabilidade não foi muito alterada com o aumento da

concentração do coletor. No entanto, no pH 10 (máxima flotabilidade), pode ser

restabelecidada aumentando-se a concentração do coletor, (Figura 12) uma vez que o

potencial zeta nesse pH é negativo, mas de menor módulo se comparado ao módulo do

potencial zeta do quartzo neste pH, na ausência de íons alumínio.

Araujo (1982), concluiu que concentrações de 40 mg/L de íons de alumínio são

suficientes para deprimir totalmente a flotação de hematita com amina, em pH 10

(Figura 13).

Figura 11. Influência da concentração de íons de alumínio na flotabilidade

de quartzo no pH 7,5 (Araujo, 1982).

33

.

Figura 13. Influência da concentração de íons de alumínio na flotabilidade da

hematita no pH 10,0 (Araujo, 1982).

Figura 12. Influência da concentração de íons de alumínio na flotabilidade do

quartzo no pH 10,0 (Araujo, 1982).

34

Duarte (2012), concluiu que a presença do cátion metálico divalente Mn++

reduziu a

recuperação do quartzo e da rodonita, na dosagem de 100 mg/L, utilizando coletor

Flotigam EDA-C, em pH 10. Segundo a autora, nessa faixa de pH encontra-se a

máxima presença do hidroxocomplexo Mn(OH)+, Figura 14, responsável pela redução

da flotabilidade desses minerais.

Figura 14. Diagrama da concentração logarítmica do cátion Mn++

com

concentração de 10 -4

M. Butler ( 1964) apud Fuertenau et al. ( 1985)

3.4 Agentes Complexantes

Qualquer combinação de cátion com moléculas neutras ou ânion que contêm pares de

elétrons livres dá um complexo de coordenação. Os ânions ou moléculas com os quais o

cátion central é coordenado são referidos como ligantes, ou seja, um átomo central e

vários ligantes intimamente acoplados a ele, através de ligações eletrostática, covalente

ou uma mistura de ambas. O átomo central é caracterizado pelo número de

coordenação. Se o complexo contém um ou mais átomos ligantes coordenados com a

espécie central, ele é referido como um monodentado, bidentado, tridentado, etc. Se o

agrupamento de átomos ligantes é um multidentado, como por exemplo, etilenodiamina

35

(um ligante bidentado) ou EDTA (ácido etilenodiaminotetracético ligante hexadentado),

referimos então como um complexo quelato ou agente quelante (Leja, 1983).

O ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) tem uma ampla e geral aplicação em análise

química, por causa de sua poderosa ação complexante e disponibilidade comercial. Em

condições adequadas de pH, forma complexos solúveis em água, extremamente

estáveis, com a maioria dos metais alcalino-terrosos. Sua ação complexante é máxima

em solução fortemente alcalina, quando, então, se encontra na forma da espécie ativa

Y-4

. No entanto, com o aumento do pH da solução, acentua-se a tendência para a

formação de hidróxidos metálicos poucos solúveis. Em geral, é necessário, adicionar à

solução, uma mistura de tampão a fim de ajustar o pH do meio a um valor conveniente

para o caso, bem como impedir uma acificação da solução como resultado da liberação

de íon H+ (Ohlweiler, 1974).

Araujo e Coelho (1992) avaliaram o efeito do sal dissódico de ácido

etilenodiaminotetracético (EDTA) na flotação de quartzo e da hematita, com amina na

presença de espécies de alumínio. Após a adição do EDTA a flotação catiônica de

quartzo foi reativada, ou seja, minimizou o efeito depressor dos íons de alumínio na

flotação reversa de minério de ferro. Conforme pode ser observado pela Figura 15 a

quantidade de agente complexante necessária para reativação do quartzo varia com o pH

e concentração de Al. Para hematita, Figura 16, a adição do EDTA não reativou a

flotabilidade com amina na presença de íons Al. Segundo os pesquisadores, os

complexos entre íons de ferro e EDTA têm maior estabilidade que o complexo formado

com íons de alumínio.

A dosagem do EDTA é um controle importante no sistema de flotação. Um estudo

realizado por Qun e Heiskanen (1989), sobre o efeito do EDTA na flotação de um

minério rico em fosfato, contendo os minerais de silicatos (P2O5 e SiO2) e minerais de

óxido de ferro (Fe) na presença de íons Ca+2

, utizando 1280 g/t de ácido graxos como

coletor e 2650 g/t de silicato de sódio como depressor, em pH 9, não se obteve sucesso.

Os autores concluíram que a dosagem utilizada do EDTA de até 200 g/t foi

insuficiente.

36

Figura 16. Influência da concentração EDTA na flotabilidade da hematita no pH

10,0 na presença de íons de alumínio (Araujo, 1982).

Figura 15. Efeito do EDTA na flotação catiônica do quartzo com 2,5 mg/L de amina em

presença de 650 mg/L de espécies de Al em pH 10 e 100 mg/L de espécie de Al em pH 7,5

(Araujo e Coelho, 1992).

37

4. MATERIAIS E METODOLOGIA

4.1 Amostras Minerais e Reagentes

Neste capítulo, serão abordadas as preparações das amostras minerais (quartzo e

hematita), análise química, difração de raios X, densidade, preparação dos reagentes,

ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado, medidas de potencial zeta

e ensaios/análises de adsorção por espectroscopia infravermelha a transformada de

Fourier de espécies da dissolução dos sais CaCl2, MgCl2, MnCl2 na superfície da

hematita e do quartzo.

4.1.1 Preparação das amostras minerais

A amostra de hematita foi recebida em blocos da Mina do Galinheiro, localizada na

Fazenda Cata Branca, Itabirito, MG – Brasil. A mesma foi submetida à britagem em

britador de mandíbulas. O produto da britagem passou pela moagem através do moinho

de bolas de ferro. A seguir, foi realizada a separação granulométrica entre as frações

(-295 +147 µm), (-147 µm) e (-37 µm), por peneiramento a úmido. Posteriormente, as

mesmas foram secadas em estufa a 100ºC.

A amostra de quartzo encontrava-se fragmentada na fração de (200 µm) no Laboratório

de Propriedades Interfaciais (DEMIN-UFOP). A mesma foi moída em moinho de

porcelana e corpos moedores de seixos de quartzo. A seguir, foi realizada a separação

granulométrica entre as frações (-295 +147 µm), (-147 +37 µm) e (-37 µm) por

peneiramento a úmido. Em seguida, as frações granulométricas foram secadas em

estufa a 100ºC. Posteriormente, foram homogeneizadas, quarteadas e em seguida

lixiviadas com ácido clorídrico concentrado para remoção dos óxidos de ferro. Após o

ataque com ácido por cerca de 3 horas as amostras foram lavadas sucessivamente com

água destilada até que o pH da água ficasse no mesmo valor da água destilada

(aproximadamente no pH 7,0). As amostras foram então secas em estufa a 100ºC.

A fração granulométrica das amostras minerais (hematita e quartzo) entre

(-295 +147 µm) foi utilizada nos ensaios de microflotação. A fração (-37 µm) foi

38

utilizada para determinação de potencial zeta. Para os ensaios de adsorção foram

retirados uma alíquota de cerca de 5g da fração granulométrica (-37 µm) que foi

pulverizada em gral de ágata até a obtenção de área superficial maior que 10 m2/g.

4.1.2 Preparação dos Reagentes

O coletor empregado nos ensaios de microflotação e potencial zeta foi uma amina

Flotigam EDA com grau de neutralização igual a 50% (Flotigam EDA – Clariant S.A).

Como depressor foi utilizado o amido de milho (Unilever S.A). Para controle de pH

foram utilizados HCl (Vetec Ltda) e NaOH (Vetec Ltda). Foram utilizados os sais

CaCl2, MgCl2 e MnCl2 da LabSynth Ltda como fonte de cátions divalentes Ca+2

, Mg+2

e

Mn+2

. Para os ensaios de determinação de potencial zeta foi utilizado o cloreto de sódio

(Santa Helena Ltda) que teve como objetivo manter a força iônica constante. O EDTA

(Labsynth Ltda) foi utilizado como complexante dos cátions em estudo. Os reagentes

Azul de Bromotimol e Timolftaleína ambos da (Labsynth Ltda) foram utilizados a fim

de ajustar o pH do meio após uso do EDTA para 7,0 e 10,5.

Flotigam EDA a 0,05% (p/v)

I- Pesou-se 0,05 g de acetato de eteramina em um béquer de 50 mL;

II- Transferiu-se a eteramina com auxílio de uma pisseta contendo água

destilada para um balão volumétrico de 100 mL, até completar o seu

volume;

III- Agitou-se a solução por inversão.

Amido de milho a 1% (p/v)

I- Pesou-se 1 g de amido de milho em um béquer de 50 mL;

II- Adicionou-se 2 mL de água destilada e homogenizou-se com a ajuda de

um bastão de vidro;

III- Adicionou-se 5 mL de NaOH a 5% (p/v), agitando manualmente com um

bastão de vidro até a completa gelatinização do amido;

IV- Transferiu-se o amido gelatinizado com auxilio de uma pisseta contendo

água destilada para um balão volumétrico de 100 mL, até completar o

volume.

39

Solução a 1% (p/v) de CaCl2 , MgCl2 e MnCl2

I- Pesou-se 1 g de CaCl2 (anidro) em um béquer de 50 mL;

II- Transferiu-se o cloreto com auxílio de uma pisseta contendo água

destilada para um balão volumétrico de 100 mL, até compeltar o volume;

III- Agitou-se a solução em agitator magnético por 3 minutos.

No caso das soluções de MgCl2 e MnCl2 no item I foram pesadas 2,130 g de

MgCl2.6H2O e 1,570 g de MnCl2.4H2O

Solução a 1% (p/v) de EDTA ( C10H14N2O8Na2.2H2O)

I- Pesou-se 1,107g de EDTA C10H14N2O8Na2.2H2O em um béquer de 50 mL;

II- Transferiu-se o reagente com auxílio de uma pisseta contendo água

destilada para um balão volumétrico de 100 mL, até completar o volume;


Solução de NaOH a 1, 5 e 10% (p/v)

I- Pesou-se 1 g (1% p/v), 5 g (5% p/v) e 10 g (10% p/v) de NaOH em béquer de 50

mL;

II- Transferiu-se o hidróxido de sódio com auxílio de uma pisseta contendo água

destilada para um balão volumétrico de 100 mL, até compeltar o volume;


Solução de HCl a 1 e 5 % (p/v)

I- Pipetou-se 2,70 ( 1% p/v) ou 13,5 (5% p/v) de HCl, com o auxílio de uma pêra;

II- Tranferiu-se para um balão volumétrico de 100 mL contendo água destilada e

completou o volume;

III- Agitou-se a solução por inversão.

Solução tampão de timolftaleína

I- Pesou-se 0,1 g de reagente tampão;

II- Transferiu-se o reagente tampão com auxílio de uma pisseta contendo álcool

etílico hidratado (54º GL), para um balão volumétrico de 100 mL, até completar o

volume;

40

III- Agitou-se a solução em agitator magnético por 3 minutos

Solução tampão de Azul de bromotimol

I- Pesou-se 0,1 g de Azul de bromotimol;

II- Transferiu-se o Azul de bromotimol para um béquer e adicionou-se 20 mL de

álcool etílico hidratado (54º GL) na temperatura de 80 ºC;

III- Transferiu-se a solução do item anterior para um balão de 100 mL e completou-

se o seu volume com água destliada.

4.2 Caracterização das Amostras Minerais

4.2.1 Análise mineralógica

A determinação qualitativa dos minerais constituintes das amostras de quarzto e

hematita foram efetuadas por difração de raios – X, pelo método do pó total, utilizando-

se o difratômetro da PANalytical modelo Empyrean equipado com tubo de cobre

(radiação Cu-Kἀ com λ= ,5405 Å) na condição de varredura em arranjo 2° no intervalo

de 2° - 70º do Laboratório do Departamento de Geologia (DEGEO/UFOP).

4.2.2 Análise química

As análises químicas das amostras minerais (hematita e quartzo) foram realizadas no

Laboratório de Química Ambiental do DEGEO. Para as amostras de hematita e quartzo

utilizadas nos ensaios de microflotação, potencial zeta e adsorção foram determinados

os teores de Fet, FeO e SiO2 através de análises via úmida, Espectroscopia de emissão

atômica a plasma (SiO2, Al2O3, P, MnO2, CaO, MgO,TiO2, Na2O e K2O) e PPC, que foi

determinada pelo método gravimétrico.

4.2.3 Análise granulométrica

41

As análises granulométricas das amostras de hematita e quartzo na fração de - 37 µm

foram efetuadas pelo granulómetro a laser CILAS 1064, do Laboratório de Propriedades

Interfaciais (DEMIN-UFOP) para determinar a proporção de partículas menores que 10

µm, valor indicado para estudos do potencial zeta.

4.2.4 Determinação de área superficial

A determinação da área superficial das amostras de hematita e quartzo foram analisadas

no equipamento BET Quantachrome – modelo Nova 1200e, do Laboratório de

Propriedades Interfaciais (DEMIN-UFOP), sob as seguintes condições: (i) preparação

da amostra – temperatura de desgaseificação de 195 ºC. O tempo de desgaseificação foi

de 17 horas, (ii) ajuste do software de controle NOVAWin2 – atraso térmico de 180s

(tempo para se estabilizar a medição antes da captura do primeiro ponto da isoterma de

adsorção-dessorção). As condições de equilíbrio estiveram entre 60s e 120s, para as

quais se tem o mínimo e o máximo de tempo, respectivamente, de flutuação da pressão

relativa antes de sua tomada como ponto da isoterma de adsorção-dessorção.

4.2.5 Densidade

A densidade das amostras minerais na faixa granulométrica de -295 +147 µm e -37 µm

foram analisadas no equipamento Multipcnômetro a hélio da marca Contachrome -

modelo 1000, do Laboratório de Propriedades Interfaciais (DEMIN-UFOP). As análises

tiveram os seguintes aspectos: (i) preenchimento de, aproximadamente, 67% do volume

do porta amostra pequeno (12,8 cm3); (ii) temperatura ambiente ((23°C); (iii) tempo de

equilíbrio automático; (iv) pressão alvo igual a 17psi; (v) tempo de purga igual a

4 minutos. Determinou-se a densidade aparente como sendo a média dos valores obtidos

em 3 medições, em que o desvio padrão foi de 0,005%.

4.3 Ensaios de microflotação

Os ensaios de microflotação (triplicata) foram efetuados em tubo de Hallimond

modificado, no laboratório de Flotação (DEMIN- UFOP).

42

Em uma primeira fase foram levantadas as curvas de flotabilidade do quartzo e da

hematita em função da dosagem de amina (Flotigam EDA) e pH. Após a determinação

da dosagem e pH de máxima flotabilidade para ambos minerais, foram levantadas as

curvas de flotabilidade dos mesmos em função da dosagem de amido e dos sais dos

cátions divalentes ( Ca+2

, Mg+2

e Mn+2

), visando a obtenção da dosagem da completa

supressão da flotação dos minerais estudados. Finalmente, foram efetuados ensaios de

microflotação, usando o complexante EDTA, dos minerais previamente condicionados

com os cátions divalentes, seguido de condicionamento com amido de milho.

Os testes de microflotação foram feitos em cinco estágios:

Estudo da flotabilidade do quartzo e da hematita, com coletor Flotigam EDA em

função do pH;

Estudo da flotabilidade do quartzo e da hematita, com coletor Flotigam EDA

(2,5 mg/L para quartzo e 50 mg/L para hematita), em pH 10,5, em função da

concentração do amido de milho;


(2,5 mg/L para o quartzo e 50 mg/L para hematita), no pH 10,5, em função da

concentração dos CaCl2 , MgCl2 e MnCl2 ;


(2,5 mg/L para o quartzo e 50 mg/L para hematita), no pH 10,5, em função da

concentração do depressor, fixando a dosagem dos CaCl2 , MgCl2 e MnCl2, em

200 mg/L;


(2,5 mg/L para o quartzo e 50 mg/L para hematita), no pH 10,5, para

concentração de 200 mg/L dos cátons divalentes em função da dosagem do

EDTA.

4.3.1 Procedimento experimental dos ensaios de microflotação em tubo de

Hallimond modificado

a) Ensaios com coletor amina

43

1. calibragem do medidor de pH na faixa de trabalho;

2. transferência da solução de amina a 0,05% p/v, através de uma pipeta, para um

balão volumétrico de 100 ml e diluição com água destilada, para a obtenção da

concentração desejada e ajuste de pH, usando NaOH para valores de pH alcalino

e HCl para valores de pH ácido;

3. transferência de 1g dos minerais em estudo (hematita e/ou quartzo) para o tubo

Hallimond e posteriormente a adição da solução de amina na concentração

desejada;

4. completou-se o volume do tubo de Hallimond com água destilada com o mesmo

valor de pH da solução de amina;

5. ligou-se o agitador magnético. Condicionou-se pelo período de 3 min;

6. abriu-se a vazão de nitrogênio em 60 mL/min, deixando-se flotar por 1 min;

7. o agitador magnético foi desligado em sequência fechou-se a vazão de

nitrogênio ;

8. coletou-se o material flotado e afundado em béqueres, sendo os mesmos

filtrados e secados em estufa a 100ºC. Após o resfriamento em temperatura

ambiente pesaram-se os papéis de filtros contendo o mineral, e os mesmos após

a remoção das partículas sólidas, sendo que as massas dos minerais foram

obtidas pela diferença entre os papéis de filtros com as partículas minerais e

após a remoção das mesmas. Em seguida efetuou-se o balanço de massa.

b) Ensaios com amido e amina

1. calibragem do medidor de pH na faixa básica, usando tampões 7 e 10;

2. transferência da parte da solução de amido através de uma pipeta, para um balão

volumétrico de 100 mL e diluição com água destilada, para a obtenção da

concentração desejada e ajuste do pH para 10,5;


de Hallimond;

4. transferência de 100 mL da solução de amido (item 2), para o tubo Hallimond;

5. ligou-se o agitador magnético e condicionou-se pelo tempo de 5 minutos;

44

6. transferência de 1,35 mL (para concentração de 2,5 mg/L), 2,7 mL (para

concentração de 5,0 mg/L) e 27 mL (para concentração de 50 mg/L) da solução

amina a (0,05% p/v), através de uma pipeta, para o tubo Hallimond modificado;

7. condicionou-se pelo tempo de 3 minutos;

8. completou-se o volume do tubo de Hallimond com água destilada em pH 10,5 e

deixou sob agitação durante 3 min;

9. repetiu-se os procedimentos 6 a 8 dos ensaios com amina.

c. Ensaios com cátions/amina

1. transferência de parte da solução dos sais CaCl2, MgCl2 ou MnCl2 através de

uma pipeta, para um balão volumétrico de 100 mL e diluição com água

destilada, para a obtenção da concentração desejada e ajuste de pH para 10,5;


de Hallimond;

3. transferência dos 100 mL da solução de sal (CaCl2/MgCl2/MnCl2), para o tubo

Hallimond condicionando-se por 6 minutos;

4. transferência da amina, usando uma pipeta, na concentração de máxima

flotabilidade dos minerais, para o tubo de Hallimond condicionando-se por

mais 3 minutos;

5. completou-se o volume do tubo de Hallimond com água destilada em pH 10,5;

6. abriu-se a vazão de nitrogênio em 60 mL/min, deixando-se flotar por 1 min;

7. efetuaram-se os mesmos procedimentos dos itens 6 a 8 dos ensaios com amina.

d. Ensaios com cátions/amido/amina


de Hallimond e posterior adição da solução de 100 mL de sal divalente

(CaCl2/MgCl2/MnCl2) na concentração desejada;


3. adicionou-se a solução de amido na concetração desejada;


5. adicionou-se a solução de amina na concentração desejada, usando uma pipeta;

45

6. condicionou-se por 3 minutos;


8. repetiram-se os procedimentos 6 a 9 do item b.

e. Ensaios com cátions/complexantes/amina


de Hallimod e posterior adição da solução de cátion divalente;


3. adicionou-se a solução do complexante (EDTA) na concentração desejada;


5. adicionou-se a solução tampão de timolfitaléina para elevação do pH para 10,5 e

condicionou por mais 3 minutos;

6. adicionou-se a solução de amina na concentração de máxima flotabilidade;



9. repetiram-se os procedimentos 6 a 8 dos ensaios com a amina.

f. Ensaios com cátions/ complexantes /amido/ amina


de Hallimod e posterior adição de solução dos sais em estudo;


3. adicionou-se a solução do complexante (EDTA) na concentração desejada;


5. Adicionou-se a solução tampão de timolfitaléina e condicionou por mais 3

minutos;

6. adicionou-se a solução de amido na concentração desejada;


8. adicionou-se a solução de amina (2,5 mg/L e 50 mg/L) para quartzo e hematita

respectivamente;


10. completou-se o volume do tubo de Hallimond com água destilada em pH 10,5 ;

11. repetiu-se os procedimentos de 6 a 8 dos ensaios com amina.

46

4.4 Determinação de potencial zeta

Para determinação do potencial zeta das amostras minerais (hematita e quartzo) foi

utilizado o zetâmetro Malvern Zetasizer Nano Z – ZEN 2600 do Laboratório de

Propriedades Interfaciais do DEMIN/UFOP. Este equipamento determina

automaticamente a mobilidade eletroforética das partículas e transforma essa medida em

potencial zeta (ζ) usando a equação de Smoluchowiski.

Foram levantadas as curvas de potencial zeta dos minerais, usando 10-4

M de NaCl para

manutenção da força iônica constante do meio nas seguintes condições:

i. Ausência de reagentes para valores de pH variando de 6 a 12;

ii. condicionados com amina na dosagem de 50 mg/L variando o pH de 6 a 12;

iii. condicionados com amido na dosagem de 100 mg/L variando o pH de 6 a 12;

iv. condicionados com as soluções dos sais CaCl2, MgCl2 e MnCl2 na dosagem de

200 mg/L variando o pH de 6 a 12;

v. condicionados com as soluções dos sais CaCl2, MgCl2 e MnCl2 na concentração

de 200 mg/L, seguido da adição de EDTA e tamponamento para pH 7,0 e 10,0;

vi. nas mesmas condições de v e adição de amido na concentração de 100 mg/L;

vii. nas mesmas condições de vi e adição de amina na concentração de 50 mg/L.

O procedimento para determinação das curvas de potencial zeta dos minerais puros

foram efetuadas conforme descrita abaixo:

1. Preparação de suspensão de cada amostra mineral pela adição de 0,164 g e/ou

0,150 g (respectivamente para quartzo e hematita) em uma proveta de 250 mL,

que então era completado com a solução de reagente na concentração desejada;

2. Cobriu-se a proveta com um filme plástico, agitando por inversão a dispersão

contendo o mineral;

3. Deixou-se a suspensão em repouso durante o tempo de sedimentação das

partículas de 10 µm; calculado pela fórmula de sedimentação gravitacional- lei

Stokes:

47

Eq.: (1)

Onde: v é a velocidade terminal de sedimentação [m/s]; ρs e ρf são

respectivamente, os pesos específicos do sólido e fluido [kg/m3]; η é a

viscosidade do fluido [kg/m.s]; g é a aceleração da gravidade [ m/s2] e d é o

diâmetro d partícula [m]. Os tempos de sedimentação das partículas de 10 µm

do quartzo e da hematita foram de 45 minutos e 20 minutos, respectivamente;

4. Transferiu-se a dispersão anterior (partículas < 10 µm) para béqueres de 50 mL e

manteve-se a dispersão em suspensão por agitação magnética;

5. Ajustou-se o pH para o valor desejado;

6. com auxílio de uma seringa, foram injetadas, individualmente, as disperções na

cubeta, sendo a mesma inserida no Zetâmetro da Malvern- Instruments-Zetasizer

Nano Z;

7. iniciou-se as análises, com três leituras de pH, que foram feitas em réplica para

cada valor de pH. Os valores de potencia zeta, foram calculados pela média

aritmética das medidas efetuadas nos dois ensaios ( 4 medidas).

4.5 Procedimento experimental para os ensaios de adsorção de cátions /

espectroscopia no infravermelho

O procedimento experimental para os ensaios de adsorção dos cátions divalentes ( Ca+2

,

Mg+2

e Mn+2

) foram:

1. preparação de 100 mL de reagente ( CaCl2, MgCl2 ou MnCl2) na concentração

de 10-1

M;

2. calibragem do medidor de pH na faixa de trabalho;

3. transferência da solução de reagente para um béquer de 250 mL e ajuste de pH

em 10,5;

4. adição da amostra mineral em estudo (80 mg) à solução, transferência para o

balão volumétrico do agitador mecânico Fisatom, modelo 780, e

condicionamento por 1 h;

48

5. transferência da suspensão anterior para os tubos de ensaios da centrífuga e

posterior centrifugação para a separação sólido/líquido;

6. lavagem dos sólidos com água destilada e filtragem usando papel de filtro

quantitativo;

7. transferência do papel de filtro contendo os sólidos para o dessecador e secagem

à temperatura ambiente.

Para obtenção dos espectros infravermelhos dos reagentes (CaCl2, MgCl2, MnCl2,

Ca(OH)2, Mg(OH)2 e Mn(OH)2 e amostras minerais puras e condicionadas com

soluções de 10-1

M de CaCl2, MgCl2 e MnCl2 foi utilizado o espectrômetro

infravermelho da Thermo Nicolet modelo 6700 do Laboratório Infravermelha e Análise

Termo Diferencial do DEMIN/UFOP.

A preparação das amostras para as análises de espectrometria no infravermelho pela

técnica de reflectância difusa, constou de:

1. Pesou-se 100 mg de KBr;

2. pesou-se 1 mg da amostra mineral;

3. misturou-se a amostra sólida com o KBr (mineral ou reagente) em gral de sílex;

4. transferência da mistura anterior para o porta amostra do acessório de

reflectância difusa e efetuou a análise.

Os espectros foram obtidos na resolução (4cm-1

) e com número de varreduras

individuais de 200 vezes com supressão de H2O e CO2. A seguir, os mesmos foram

manipulados com a utilização do software FTIR- OMNIC do equipamento.

49

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1 Caracterização das Amostras Minerais

5.1.1 Hematita compacta

5.1.1.1 - Difração de raios X

Nos difratogramas de raios-X das frações granulométricas -295 +147 µm e -147 µm

(Figuras 17 e 18) foi identificada somente a hematita, o que dá indício da pureza das

amostras utilizadas.

Figura 17. Difratograma de raios-X da amostra de hematita na faixa de -295

+147 µm.

50

Figura 18.Difratograma de raios-X da amostra de hematita na faixa

granulométrica de -147 µm.

5.1.1.2 Análise Química

As composições químicas das frações granulométricas -295 +147 µm e -37 µm estão

apresentadas na Tabela 2, observa-se que os teores de Ft das amostras analisadas foram

maiores que 69%. O teor de FeO foi praticamente idêntico para duas frações analisadas

(0,38 e 0,39 %), o que foi observado também para o P.P.C (0,003 e 0,004%) nas frações

granulométricas -295 +147 µm e -37 µm, respectivamente.

51

Os teores de Al2O3, MnO, MgO e TiO foram menores na fração -295 +147 µm. Já CaO

obteve o teor menor na fração granulométrica -37 µm. Quanto ao teor de P, este

somente foi identificado na fração granulométrica -37 µm (0,02%).

Tabela 2. Composição química e PPC das frações granulométricas da hematita,

usadas nos ensaios experimentais.

Elemento Químico e/ou

Composto (%) e PPC

Faixa granulométrica (µm)

-295 +147 -37

Fet 69,32 69,08

SiO2 - -

Al2O3 0,39 0,60

P - 0,020

MnO 0,020 0,033

FeO 0,385 0,392

CaO 0,101 0,068

MgO 0,011 0,017

TiO2 0,021 0,026

P.P.C 0,003 0,004

5.1.1.3 Ánalise granulométrica, densidade e área superficial

Na Figura 19 está apresentada a curva de distribuição granulométrica da hematita

(fração granulométrica -37 µm). Conforme pode ser obsevado 90% destas partículas

encontravam-se abaixo de 38,54 µm. Apenas 16,74% da amostra estava na fração

granulométrica inferior a 10 µm.

As densidades da hematita compacta na fração de -295 +147 µm foram de 5,308 g/cm3

e - 37µm 5,311 g/cm3, que são praticamente iguais.

52

A área superficial da amostra de hematita usada nos ensaios de adsorção foi de 19,33

m2/g.

Figura 19. Distribuição granulométrica da fração -37 µm da hematita.

5.1.2 Quartzo

5.1.2.1 Análise mineralógica

Nas Figuras 20 e 21 estão apresentados os difratogramas de raios X das frações

granulométricas - 295 +147 µm e -147 µm da amostra de quartzo, respectivamente.

Estas amostras são constituídas essencialmente pelo mineral quartzo, pois como podem

ser observadas pelos difratogramas 20 e 21, as raias do quartzo são muito intensas, e

não se notam raias atribuíveis a outros minerais.

53

Figura 20. Difratograma de raios-X da amostra de quartzo na fração

granulométrica de -295 +147 µm.

Figura 21. Difratograma de raios-X da amostra de quartzo na fração

granulométrica de - 147 µm.

54

5.1.2.2 Análise Química

Na tabela 3 estão apresentadas os resultados das análises química da amostra de quartzo

na fração de – 295 + 147 µm e -37 µm .

Tabela 3. Composição química e PPC das frações granulométricas do quartzo,

usados nos ensaios experimentais.

Composto químico e/ou

elementos e PPC

Faixa granulométrica (µm)

- 295 +147

- 37

SiO2 % 99,54 98,88

Al 0,53 1,61

Ba - 0,02

Ca 0,18 0,57

Co 0,26 -

Cr 0,01 -

Cu - 0,03

Fe 0,41 0,10

K 0,02 0,33

Mg 0,13 -

Na 0,10 -

Ni 0,01 -

S 0,02 0,02

Ti 0,23 0,06

Zn 0,02 0,03

P.P.C % 0,19 0,25

Observa-se que o a amostra de quartzo utilizados nos testes possui alto grau de pureza.

Observa-se também que o P.P.C foi maior na fração granulométrica - 37 µm (0,25%).

5.1.2.3 Análise granulométrica, densidade e área superficial

Na Figura 22 observa-se que 90% da amostra de quartzo está na faixa granulométrica de

47,88 µm. Apenas 15,33% da amostra estavam na fração abaixo a 10 µm.

(ppm)

55

Figura 22. Distribuição granulométrica da fração -37 µm do quartzo.

As densidades das amostras de quartzo nas frações granulométricas de -295 +147 µm e

37 µm foram respectivamente de 2,653g/cm3 e 2,712 g/cm

3, que são próximos ao valor

de densidade teórica do quartzo, (Dana, 1967).

A área superficial da amostra de quartzo usada nos ensaios de adsorção foi de

11,101 m2/g.

5.2 Ensaios de microflotação

Os resultados obtidos nos ensaios de microflotação em tubo Hallimond modificado com

os minerais quartzo e hematita serão apresentados a seguir.

5.2.1 Ensaios de microflotação do quartzo e da hematita com Flotigam EDA

A Figura 23 mostra a flotabilidade do quartzo em função da dosagem do coletor

Flotigam EDA e pH.

56

Figura 23. Flotabilidade do quartzo em função do pH e da concentração do coletor

Flotigam EDA.

Pela Figura 23, observa-se que a flotabilidade do quartzo aumentou com o aumento de

pH e da concentração do coletor até pH 10,5. Este aumento na flotabilidade está

relacionado à maior afinidade do coletor que se encontra na forma íon- molécula com a

superfície do quartzo, uma vez que a carga superficial deste mineral é bem negativa

nessas faixas de pH. Observa-se também, que houve uma diminuição brusca da

flotabilidade para o valor de pH = 12, tanto na concentração de 2,5 quanto para

concentração de 5 mg/L. Conforme Baltar (2010), em meio muito alcalino, apesar da

maior disponibilidade de sítios negativos na superfície do quartzo, a relação RNH+3

/

RNH2 diminui progressivamente, resultando em baixa recuperação do mesmo. A

máxima recuperação do quartzo foi de 96,5% com a concentração de 5,0 mg/L e de 95,5

% na concentração de 2,5 mg/L, ambos no pH 10,5. A partir do resultado de máxima

flotabilidade do quartzo, fixou-se o valor de pH em 10,5 e concentração de 2,5 mg/L,

(já que não houve aumento significativo da flotabilidade com o aumento da

concentração do coletor para 5,0 mg/L) para os demais ensaios com quartzo.

Pela Figura 24, observa-se que que a concentração de Flotigam EDA, necessária para

uma máxima flotabilidade da hematita, foi de 50 mg/L , ou seja 10 vezes maior que a

57

concentração necessária para flotar o quartzo. Este resultado está coerente com os

resultados obtidos por Lima (1997). Observa-se, também que houve uma queda brusca

da flotabilidade para o valor de pH 12 e este efeito foi acentuado em todas as

concentração, devido aos mesmos motivos mencionado no parágrafo anterior.

Figura 24. Flotabilidade da hematita em função do pH e da concentração do

coletor.

5.2.2 Ensaios de microflotação do quartzo e da hematita com Flotigam EDA e

amido

A Figura 25 apresenta a flotabilidade do quartzo e da hematita em função da

concentração de amido. Observa-se que a depressão máxima do quartzo ocorreu na

dosagem de 1000 mg/L (22,55%). Para as demais concentrações de amido, mostrou-se

uma baixa eficiência na depressão do mesmo. Para os ensaios com hematita, observa-se

que a depressão da hematita é alcançada a partir da dosagem de 1,0 mg/L onde

observou-se uma flotabilidade de 36,24%. A máxima depressão ocorreu na dosagem de

100 mg/L, onde a flotabilidade do mineral caiu de 96,5 (sem o uso do depressor) para

9,8%, mostrando-se assim a alta eficiência do amido como depressor da hematita.

58

Figura 25. Flotabilidade do quartzo e da hematita em função da concentração de

amido a 2,5 mg/L de Flotigam EDA (quartzo) e 50 mg/L (hematita), ambos em

pH=10,5

Os resultados apresentados na Figura 25 evidenciam a forte adsorção do amido sobre a

superfície da hematita e a fraca adsorção do mesmo pelo quartzo conforme estudo

realizado por Lima (1997). Segundo a autora a flotação seletiva entre o quartzo e a

hematita em pH 10,5, usando amido como depressor e amina como coletor, é possível

devido a quatro principais fatores:

O amido é altamente eficiente na depressão da hematita, pois ele adsorve

preferencialmente sobre a hematita em relação ao quartzo.

A densidade de adsorção da amina sobre o quartzo é maior que a densidade de

adsorção deste reagente sobre a superfície da hematita.

A quantidade de amina que se adsorve na superfície hematita, contendo amido

previamente adsorvido, é insuficiente para torná-la hidrofóbica

A quantitade de amido adsorvido sobre o quartzo é insuficiente para manter o

caráter hidrofílico do mineral após a adsorção da amina

59

5.2.3 Ensaios de microflotação do quartzo e hematita com Flotigam EDA, MgCl2,

MnCl2 e CaCl2.

A Figura 26 mostra os resultados dos ensaios de microflotação do quartzo e hematita,

com coletor Flotigam EDA na concentração de 2,5 mg/L (quartzo) e 50 mg/L (hematita)

em função da dosagem de cloreto de magnésio em pH 10,5.


concentração de 2,5 mg/L (quartzo) e 50 mg/L (hematita) em função da dosagem

de cloreto de magnésio.

A adição de MgCl2 à solução teve forte efeito depressor para os minerais quartzo e

hematita. Para concentração de 1 mg/L as flotabilidades do quartzo e da hematita

tiveram uma redução de 95,5% para 75,8% e de 96,5% para 24,3 %, respectivamente. O

aumento da concentração desse reagente acentuou ainda mais esse efeito depressor.

Observa-se que 10 mg/L foi o suficiente para quase anular a flotabilidade dos minerais,

chegando a reduzir a flotabilidade do quartzo para 13,5% e da hematita para 6,1% .

O efeito depressor do cloreto de magnésio sobre os minerais quartzo e hematita tem

correlação com a presença da máxima concentração da espécie MgOH+ que ocorre no

60

pH próximo de 10,5. Neste valor de pH observa-se também alta concentração do cátion

Mg+2

. A partir, deste pH também, inicia-se a formação da espécie de Mg(OH)2(s), como

mostra o diagrama de especiação da Figura 27. Evidencia-se então que a presença do

hidroxocomplexo MgOH+ e Mg

+2 foram atraídos eletrostáticamente pela superfície dos

dois minerais carregados negativamente reduzindo-se assim a adsorção dos cátions

RNH3+

da dodecilamina na superficie dos óxidos e silicatos (Fuerstenau et al., 1985).

Figura 27. Diagrama da concentração logarítmica do cátion Mg++

com

concentração de 10-4

M (Butler., 1964 apud Fuerstenau et al., 1985).

Observa-se na Figura 28 queda brusca de flotabilidade do quartzo na concentração de

100 mg/L de MnCl2. Essa concentração está coerente com o resultado encontrado por

Duarte (2012). Pelo diagrama de espécies de manganês, Figura 14, foi possivel

observar que no pH 10,5 coexistem três especies: Mn++

, MnOH+ e Mn(OH)2(s), sendo

que a maior concetração é da espécie Mn(OH)2(s), seguida de Mn+2

e finalmente

MnOH+.

Para a amostra de hematita, o efeito depressor das espécies (MnOH+, Mn

+2 e Mn(OH2(s))

foi maior do que para o quartzo, pois a partir da concetração de 10 mg/L, a flotabilidade

do mineral foi reduzida de 96,5% para 7,3%.

61

Cabe ressaltar aqui que foi obsevada a formação de um precipitado de cor marron para

as dosagens de 100 mg/L e de 200 mg/L em pH 10,5, que pode estar associado a

precipitação de Mn(OH)2(s) e MnO(OH)2(s) coloidal, este precipitado provavelmente é

um dos responsaveis pela queda da flotabilidade devido ao fenomêno “slime coating”

(Duarte, 2012).

Figura 28. Flotabilidade do quartzo e da hematita, em função da dosagem de

MnCl2, com coletor Flotigam EDA na concentração de 2,5 mg/L (quartzo) e

50 mg/L (hematita) em pH 10,5.

As curvas da Figura 29 mostram os resultados da microflotação do quartzo e da

hematita em função da dosagem de CaCl2, em pH 10,5 e concentração fixa de Flotigm

EDA em 2,5 mg/L (quartzo) e 50 mg/L (hematita).

Observa-se pela Figura 29 que a partir da dosagem de 10 mg/L as flotabilidades do

quartzo e da hematita, tiveram uma redução, sendo que o aumento da dosagem desse

reagente acentuou ainda mais esse feito depressor, chegando a reduzir a recuperação do

quartzo de 95,5% (sem a adição do cloreto) para 31,8% e da hematita de 96,5 (sem a

adição do cloreto) para 3,1%, na dosagem de 200 mg/L.

62


concentração de 2,5 mg/L (quartzo) e 50 mg/L (hematita) em função da dosagem

de CaCl2, em pH 10,5.

De maneira geral o efeito depressor do CaCl2 não foi tão eficaz como dos demais

cloretos (magnésio e manganês), o que pode estar relacionado com as espécies presentes

Ca+2

e CaOH+ e a inexistência de Ca(OH)2 em pH 10,5, conforme diagrama da Figura 8.

5.2.4 Ensaios de microflotação do quartzo e hematita com cloretos (MgCl2, MnCl2

e CaCl2), amido de milho e Flotigam EDA

As Figuras 30, 31, 32, 33, 34 e 35 mostram a influência dos sais de Mg+2

, Mn+2

e Ca+2

,

respectivamente, na flotabilidade do quartzo e hematita, nas concentrações de 10 mg/L e

200 mg/L, em função da concentração de amido de milho, em pH 10,5. Observa-se que

a depressão dos minerais pelo amido foi bastante aumentada na presença de todos os

íons estudados (Mg+2

, Mn+2

e Ca+2

).

63

Figura 30. Flotabilidade do quartzo em função da concentração de amido de

milho, com MgCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 2,5 mg/L de amina,

em pH 10,5.

Figura 31. Flotabilidade da hematita em função da concentração de amido de

milho, com MgCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 50,0 mg/L de amina,

em pH 10,5.

64

Figura 32.Flotabilidade do quartzo em função da concentração de amido de milho,

com MnCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 2,5 mg/L de amina, em pH

10,5.

Figura 33. Flotabilidade da hematita em função da concentração de amido de

milho, com MnCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 50,0 mg/L de amina,

em pH 10,5.

65

Figura 34. Flotabilidade do quartzo em função da concentração de amido de

milho, com CaCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 2,5 mg/L de amina,

em pH 10,5.

Figura 35. Flotabilidade de hematita em função da concentração de amido de

milho, com CaCl2 nas concentrações de 10 mg/L e 200 mg/L, 50,0 mg/L de amina,

em pH 10,5.

66

Araujo e Coelho (1992) avaliaram o efeito da presença de íons de Al na flotação reversa

do minério de ferro, utilizando amina como coletor em pH 10,5 e amido de milho como

depressor. Os autores concluíram que a depressão do quartzo pelo amido é aumentada

quando se adicionou íons de Al. Concluíram também que a interação entre amido e

óxido de ferro e o hidróxido de alumínio é resultado da formação de ligações de

hidrogênio entre o polímero e a superfície hidroxilada.

5.2.5 Ensaios de microflotação do quartzo e hematita MgCl2, MnCl2 e CaCl2,

EDTA e Flotigam EDA.

A Figura 36 mostra que a flotabilidade do quartzo foi reestabelecida com o uso de

EDTA (ácido etilenodiaminotetracético) devido à complexação dos catións metálicos

dissolvidos na solução. Com os testes realizados foi possível observar que era

necessário um excesso de EDTA em relação à concentração do cátion estudado.

A Figura 37 mostra que a adição do EDTA para reativar a flotabilidade da hematita

apenas foi eficiente a partir de alta concentração de 700 mg/L para todos os cátions dos

sais estudados (MgCl2, MnCl2 e CaCl2) tendo uma recuperação de 69,1%, 89% e 82,4%

respectivamente.

Figura 36. Flotabilidade do quartzo, em função da concentração de EDTA, para

200 mg/L de MgCl2, MnCl2 e CaCl2, 2,5 mg/L de amina, pH 10,5.

67

Figura 37. Flotabilidade da hematita, em função da concentração de EDTA, para

200 mg/L de MgCl2, MnCl2 e CaCl2, 50,0 mg/L de amina, pH 10,5.

5.2.6 Ensaios de microflotação do quartzo e hematita com sais ( MgCl2, MnCl2 e

CaCl2), EDTA, amido e Flotigam EDA.

A Figura 38 mostra que o amido de milho na concentração de 100 mg/L teve pouca

influência na flotabilidade do mineral quartzo após a complexação dos cátions presentes

na solução pelo EDTA em todos os testes realizados com os cátions estudados na

concentração de 200 mg/L. O que já era de se esperar, pois conforme já descrito, o

amido de milho tem pouco afinidade pela superfície do quartzo, ao contrário do que

acontece com a hematita, Figura 39, que após complexação dos cátions com EDTA foi

novamente deprimido pelo amido de milho para as mesmas condições dos ensaios

efetuados com o amido .

No caso da hematita, (Figura 39), observa-se que a hematita foi fortemente deprimida

pelo amido após a complexação dos cátions presentes na solução. Logo a flotação

catiônica inversa seletiva entre o quartzo e hematita é possível após a complexação dos

cátions presentes na solução pelo EDTA.

68

Figura 38. Flotabilidade do quartzo, em 10,5 após complexação dos cátions (Ca+2

,

Mn+2

e Mg+2

) com EDTA, 100 mg/L de amido de milho e 2,5 mg/L de amina.

Figura 39. Flotabilidade da hematita, em 10,5 após complexação dos cátions (Ca+2

,

Mn+2

e Mg+2

) com EDTA, 100 mg/L de amido de milho e 50,0 mg/L de amina.

69

5.3 Determinações de Potencial Zeta

5.3.1 Potencial zeta dos minerais quartzo e hematita na ausência e na presença de

reagentes.

As Figuras 40 e 41 apresentam as curvas de potencial zeta dos minerais quartzo e

hematita, respectivamente, em função do pH na ausência e presença do coletor Flotigam

EDA (50 mg/L) e amido de milho (100 mg/L).

Figura 40. Potencial zeta do mineral quartzo em função do pH, na ausência e

condicionada com Flotigam EDA e amido.

Observa-se que o potencial zeta dos minerais (quartzo e hematita) após

condicionamento com Flotigam EDA foram positivo até valores de pH 8,75 (quartzo) e

9,0 (hematita). O sinal positivo do potencial zeta dos minerais na presença do coletor

catiônico está relacionado com a adsorção dos íons eteramônio pela superfície dos

mesmos que encontravam-se carregados negativamente, especialmente por atração

eletrostática. No pH 12, o potencial zeta dos minerais (quartzo e hematita) na presença

de Flotigam EDA, foi menos negativo do que os valores de potencial zeta na ausência

do coletor, o que pode estar relacionado, com a menor concentração de espécies iônicas

presentes na solução neste valor de pH (Fuerstenau et al., 1985).

70

Concluindo-se assim que os resultados estão inteiramente coerentes com os ensaios de

microflotação dos minerais, pois observou-se neste pH (12,0) uma queda brusca da

flotabilidade do mineral ( Figuras 40 e 41). Observa-se também que o amido de milho

tornou-se menos negativo o potencial zeta de ambos minerais, provavelmente devido a

precipitação do mesmo na interface sólido/líquido.

Figura 41. Potencial zeta da hematita em função do pH, na ausência e

condicionada com Flotigam EDA e amido.

As Figuras 42 e 43 apresentam as curvas de potencial zeta dos minerais quartzo e

hematita, respectivamente, em função do pH, na ausência e presença de cloretos de

magnésio, manganês e cálcio.

De modo geral, observa-se que os valores de potencial zeta do quartzo (Figura 42) e da

hematita (Figura 43) ficaram menos negativos para todos os valores de pH testados em

relação aos valores de potencial zeta dos mesmos na ausência dos sais estudados.

Observa-se pelas Figuras 42 e 43 que os valores de potencial zeta tanto do quartzo

quanto da hematita condicionada com CaCl2 foram respectivamente de -13,1 e -11,5

mV , que pode estar relacionada com a ausência das espécies CaOH+ e Ca(OH)2 (s) nos

valores de pH estudados. Observa-se também que os valores de potencial zeta de ambos

71

minerais, condicionado com os sais (MgCl2 e MnCl2) em pH 10,5 reverteram o valor

potencial zeta de negativo para positivo, que pode estar relaciondo com a presença das

espécies (MgOH+, Mg

+2 e Mg (OH) 2(s)) e (MnOH

+, Mn

+2 e Mn(OH)2), respectivamente.

Estes resultados estão coerentes com os resultados dos ensaios de microflotação, no

qual observou-se forte depressão do quartzo e da hematita na presença dos cloretos.

Figura 42. Potencial zeta do quartzo condicionado com 200 mg/L de CaCl2, MgCl2

e MnCl2 em função do pH.

Figura 43. Potencial zeta da hematita condicionada com 200 mg/L de CaCl2,

MgCl2 e MnCl2 em função do pH.

72

As Figuras 44 e 45 mostram a influência da adição de CaCl2 nos valores de potencial

zeta do quartzo e da hematita na ausência e após condicionamento com EDTA; amido

e Flotigam EDA em pH 10,5.

Figura 44. Valores de potencial zeta do quartzo, em pH 10,5 para força iônica

constante (10-4


CaCl2 (200 mg/L); CaCl2/EDTA (200/400 mg/L); CaCl2/EDTA/Amido

(200/400/100 mg/L); CaCl2/EDTA/amido/amina; (200 /400 /100/ 50 mg/L).

Observa-se pelas Figuras 44 e 45 que os valores de potencial zeta em pH 10,5 após a

adição de amina para os minerais previamente condicionados com CaCl2 tornaram-se

menos negativos em relação aos minerais condicionados somente com CaCl2.

Para o MgCl2 ( Figuras 46 e 47), obseva-se o aumento da carga superficial positiva em

relação aos minerais condicionados somente com MgCl2. No caso do MnCl2 ( Figuras

48 e 49), observa-se que o valor de potencial zeta dos minerais após a adição de amina

reverteram o sinal de positivo ( na presença de MnCl2) para negativo. No entanto, em

relação aos valores de potencial zeta dos minerais na ausência de reagentes, os mesmos

foram menos negativos. Logo, pode-se inferir que houve adsorção das espécies iônicas

73

dos sais e do coletor presente na solução além da precipitação de hidróxido neutros

sobre a superfície dos mesmos, especialmente no caso do MnCl2. . Observa-se também,

que após a adição de EDTA, os valores de potencial zeta tornaram-se novamente mais

negativo do que na ausência do EDTA, evidenciando a complexação dos cátions pelo

EDTA. Os mesmos efeitos foram observados em pH 7,0 em que predominam os cátions

Mg+2

e Mn+2

em solução. Após o condicionamento com EDTA, a adição do amido de

milho os valores de potencial zeta dos mesmos condicionados com os sais (CaCl2,

MgCl2 e MnCl2) foram menos negativos. Em pH 7,0 foram observados valores do

potencial zeta menos negativo em comparação aos ensaios nas mesmas condições em

pH 10,5.

Figura 45. Valores de potencial zeta da hematita, em pH 10,5 para força iônica

constante (10-4


CaCl2 (200 mg/L); CaCl2/EDTA (200/400 mg/L); CaCl2/EDTA/Amido

(200/400/100 mg/L); CaCl2/EDTA/amido/amina; (200 /400 /100/ 50 mg/L).

74


constante (10-4


MgCl2 (200 mg/L); MgCl2/EDTA (200/700 mg/L); MgCl2/EDTA/Amido

(200/700/100 mg/L); MgCl2/EDTA/amido/amina; (200 /700 /100/ 50 mg/L).

75


constante (10-4


MgCl2 (200 mg/L); MgCl2/EDTA (200/700 mg/L); MgCl2/EDTA/Amido

(200/700/100 mg/L); MgCl2/EDTA/amido/amina; (200 /700 /100/ 50 mg/L).

76


constante (10-4


MnCl2 (200 mg/L); MnCl2/EDTA (200/600 mg/L); MnCl2/EDTA/Amido

(200/600/100 mg/L); MnCl2/EDTA/amido/amina; (200 /600 /100/ 50 mg/L).

77


constante (10-4


MnCl2 (200 mg/L); MnCl2/EDTA (200/600 mg/L); MnCl2/EDTA/Amido

(200/600/100 mg/L); MnCl2/EDTA/amido/amina; (200 /600 /100/ 50 mg/L).

5.4 Estudos de Adsorção das Espécies Provenientes da Dissolução dos Sais

(CaCl2,MgCl2 e MnCl2)

Neste item serão abordados os estudos de adsorção das espécies provenientes da

dissolução dos sais (CaCl2, MgCl2 e MnCl2) em pH 10,5 sobre as superfícies dos

minerais quartzo e hematita, na concentração de 10 -1

M . Em todas as Figuras são

apresentados os espectros de referência mineral, os espectros do mineral (quartzo ou

hematita) proveniente dos ensaios de adsorção, espectros do sal utilizado (CaCl2, MgCl2

e MnCl2) e dos hidróxidos (Ca(OH)2, Mg(OH)2 e Mn(OH)2.

Nas Figuras 50, 51 e 53 estão apresentados os espectros infravermelhos da hematita

condicionada com CaCl2, MgCl2 e MnCl2 em pH 10,5.

78

Na Figura 50, observa-se no espectro da hematita condicionada com a solução de CaCl2

o aparecimento de uma banda de absorção no infravermelho em 1450 cm-1

. No espectro

(d) do Ca(OH)2, existem duas bandas entre 1450 e 1500 cm-1

No espectro infravermelho da hematita condicionada com a solução de MgCl2 ( Figura

51 d) observa-se a presença do pico de adsorção em aproximadamente 3700 cm-1

,

existente no espectro referência do Mg(OH)2 e o aparecimento de uma banda abaulada

entre 1400 e 1500 cm-1

.

A identificação da espécie Mg(OH)2 adsorvida na superfície da hematita pode ser

resultado da precipitação da própria espécie Mg(OH)2 em maior concentração presente

na interface. O fato da carga superficial do quartzo condicionado com solução de MgCl2

em pH 10,5 só pode ser explicado pela adsorção da espécie MgOH+

presente no meio.

Figura 50. Espectros infravermelhos de referência e das espécies de cálcio

adsorvidas na superfície da hematita em pH 10,5.

79

Figura 51. Espectros infravermelhos das referências e das espécies de magnésio

adsorvidas sobre a superfície da hematita em pH 10,5.


adsorvidas sobre a superfície da hematita em pH 10,5.

80

Observa-se a coincidência do espectro infravermelho da hematita proveniente do ensaio

de adsorção com MnCl2 e o espectro do próprio sal ( Figura 52) , o que é indício de

precipitação do MnCl2 , que pode ter ultrapassado o limite de solubilidade na interface

sólido/líquido.

Nas Figuras 53, 54 e 55, estão apresentados os espectros referência e do quartzo

utilizado nos ensaios de adsorção das espécies provenientes da dissolução dos sais

CaCl2, MgCl2 e MnCl2, respectivamente.

A exemplo do que ocorreu no espectro infravermelho da hematita condicionada em

solução de CaCl2 (Figura 50) não foi observada nenhuma mudança do espectro

infravermelho do mineral após o ensaio de adsorção (Figura 53), o que é indício de que

a espécie predominante Ca+2

(Figura 8) em pH 10,5 foi atraída eletrostaticamente pela

superfície negativa do mineral, embora exista também a espécie CaOH+ em

concentração bem menor do que o Ca+2

.

Figura 53. Espectros infravermelhos das referências e das espécies de cálcio

adsorvidas sobre a superfície do quartzo em pH 10,5.

81

Observa-se na Figura 54 o aparecimento da banda de absorção em 3695 cm-1

, que

também foram identificados no espectro da hematita ( Figura 51), que está associada à

presença de Mg(OH)2 na superfície do quartzo.

Figura 54 Espectros infravermelhos das referências e das espécies de magnésio




82

Pela Figura 55 não foi observada nenhuma mudança do espectro infravermelho do

quartzo condicionado com MnCl2, que pode estar relacionado com fortes bandas do

espectro do mineral na mesma região do espectro do MnCl2 e Mn(OH)2

83

6. CONCLUSÕES

Os testes de microflotação mostraram que as máximas flotabilidades do quarzto

(95,5%) e hematita (96,5%) foram obtidas com as concentrações de 2,5 e

50 mg/L, respectivamente, de Flotigam EDA em pH 10,5.

O amido de milho foi pouco eficiente na depressão do quartzo ao contrário da

hematita que já houve uma significada depressão na concentração de 10 mg/L.

Verificou-se que a presença das espécies resultantes da dissolução dos sais de

CaCl2, MgCl2 e MnCl2, na concentração de 200 mg/L, deprimiu fortemente o

quartzo e a hematita .

Verificou-se que o uso do complexante EDTA, nas concentrações de 400 mg/L

para CaCl2, 600 mg/L para MnCl2 e 700 mg/L para MgCl2, restabeleceu a

flotabilidade de ambos minerais, após condicionamento com os sais na

concentração de 200 mg/L.

De modo geral, houve uma diminuição do módulo dos valores negativos de

potencial dos minerais (quartzo e hematita) em relação aos valores de potencial

zeta dos mesmos na ausência dos sais estudados.

Para os minerais condicionados com sais (MgCl2 e MnCl2) em pH 10,5,

observou-se a reversão do módulo do potencial zeta de negativo para positivo,

que pode estar correlacionado com a presença máxima da concentração das

espécies (MgOH+, Mg

+2 e Mg(OH)2(s)) e (MnOH

+, Mn

+2 e Mn(OH)2)

respectivamente.

Os valores de potencial zeta do quartzo e hematita após a adição de EDTA nas

concentrações utilizados nos ensaios de microflotação, verificou-se que os

valores de potencial zeta tornaram-se negativos, evidenciando a complexação

dos cátions pelo EDTA.

Para os demais reagentes (sais/amido, sais/EDTA/amido e sais/ EDTA/ amido/

amina) o módulo dos valores potencial zeta tornaram-se menos negativo para os

dois minerais em comparação aos valores de potencial zeta dos mesmos na

ausência dos reagentes.

84

Nos espectros infravermelhos da hematita e quartzo condicionados com MgCl2

ficou evidente a presença do Mg(OH)2. No caso do CaCl2 observou o

aparecimento da banda proximo a 1450 cm-1

Nos espectros infravermelhos do ensaio de adsorção do MnCl2 sobre a hematita

verificou-se a precipitação do sal sobre a superfície da mesma. No caso do

quartzo não foi observada mudança do espectro do mineral após o ensaio de

adsorção.

85

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