PPGEM - Doutorado (Teses)

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Influência de íons Mn2+ na depressão de quartzo e espessartita em gondito de manganês.
(2019) São José, Fábio de; Pereira, Carlos Alberto; Pereira, Carlos Alberto; Henriques, Andréia Bicalho; Peres, Antônio Eduardo Clark; Albuquerque, Rodrigo Oscar de; Lima, Neymayer Pereira
A flotação pode ser usada para a concentração de minérios de manganês de baixo teor, assim como se estabeleceu para os minérios de ferro também de baixo teor, pois se adequa ao processamento de minérios complexos, com gangas silicatadas, considerável proporções de óxidos de ferro e wad, além da granulometria fina para liberação. A literatura reporta estudos sobre o emprego da flotação como técnica para concentração do minério de manganês de baixo teor, mas pouco se exploram os fundamentos do processo, como a influência de espécies iônicas sobre o comportamento da ganga. Assim, o foco desta pesquisa foi analisar o comportamento de quartzo e espessartita quando condicionados na presença e ausência de íons Mn2+ além de depressores e coletores. As elevadas proporções de quartzo (acima dos 50%) e espessartita nos minérios de manganês de baixo teor caracterizam os chamados gonditos e tal fato se impõe como dificuldade para concentração do minério. Estudos de microflotação desta pesquisa apontaram que o pH 10 foi determinante pois, para o quartzo condicionado com silicato de sódio neste pH, obteve-se redução de flotabilidade de 12,97%, enquanto para espessartita tal redução foi de 33,85%. Íons Al3+ e Mn2+ superficiais na espessartita podem atuar como pontos preferenciais de ancoragem de espécies como SiO(OH)3 – e Si4O6(OH)6 2-, que se adsorvem por mecanismos de natureza química. A ordem de adição entre o depressor e Mn2+ mostrou importância, pois o íon adicionado antecipadamente elevou a depressão dos minerais. O coletor amida associado ao silicato de sódio levou aos resultados com menores recuperações para quartzo e espessartita. Por outro lado, o mesmo coletor, com silicato de sódio e na presença de íons Mn2+ foi o que proporcionou a melhor flotabilidade da pirolusita. No entanto, ao considerar apenas a adição de coletores, notou-se que o oleato de sódio se posicionou como o melhor por recuperar 84,44% da pirolusita. Na fase de avaliação de rotas para concentração do gondito, como objetivo secundário, a flotação em bancada com oleato de sódio se assemelhou àquela com amida de ácido graxo. A adição de Mn2+ após o silicato de sódio mostrou melhora com a redução de manganês e simultâneo aumento da sílica no rejeito, indicativo de depressão seletiva do quartzo. De outro modo, quando os íons Mn2+ foram adicionados antes do silicato de sódio, elevou-se manganês e sílica no rejeito, fruto de provável depressão preferencial da espessartita. Oleato de sódio (500 g/t) com Mn2+ (500 g/t) adicionados antecipadamente ao silicato de sódio levaram à melhor recuperação de manganês no concentrado. Já a amida pareceu influenciar menos na flotabilidade da sílica, contribuindo para maior recuperação desse composto no rejeito. A concentração magnética como etapa rougher mostrou ser viável, pois se obteve recuperações de 92,48% (22,84% Mn) e 90,74% (22,25% Mn) para as faixas de - 147 a 38 μm e -38 μm (“lama”), respectivamente para intensidade de campo de 15.500 e 12.000 Gauss.
Modelagem morfocinética da interface de calcinação de calcários brasileiros.
(2020) Silveira, Marcus Alexandre Carvalho Winitskowski da; Luz, José Aurélio Medeiros da; Luz, José Aurélio Medeiros da; Lacerda, Carla Maria Mendes; Faria, Geraldo Lúcio de; Russo, Mário Luís Cabello; Albuquerque, Rodrigo Oscar de
O pleno entendimento do comportamento termodinâmico e cinético na calcinação de partículas de calcário de diferentes tipologias e morfologias, que servem de insumo as mais diversas operações industriais, é ainda uma lacuna de conhecimento científico/tecnológico. Em consequência disso é muito comum ocorrerem efeitos negativos causados por sub e supercalcinação das partículas de calcário no processo de calcinação trazendo prejuízos operacionais. A partir disso, esta tese buscou aperfeiçoar este entendimento cinético do processo de calcinação através de sua modelagem matemática em função da evolução da geometria da frente de reação, a qual é função do formato da partícula. Desta forma, o conhecimento científico gerado poderá contribuir como uma melhora nos projetos de dimensionamento e operação de fornos de calcinação, na minimização dos efeitos de sub e super-calcinação de partículas, e consequentemente promover uma economia dos custos operacionais nos mais diversos setores industriais onde o calcário é aplicado. Primeiramente, amostras de três tipologias de calcário foram preparadas e caracterizadas físico, químico e termoquimicamente. Em seguida foram realizados ensaios exploratórios de calcinação em condições quase isotérmicas e sem controle atmosférico da câmara do reator. Estes ensaios indicaram que a calcinação a temperaturas acima de 1.000 ºC, por um longo período de tempo e sem controle da atmosfera do reator, tende a sinterizar a camada de cal formada. Diferentemente de outros estudos, a estimação dos parâmetros termocinéticos pelos ensaios quase isotérmicos demonstrou ser inadequada para estas amostras de calcário investigadas. Já as curvas termogravimétricas apresentaram ser uma boa alternativa para a obtenção de parâmetros termocinéticos mais confiáveis. Ensaios de calcinação parcial de corpos de prova das amostras de calcário com geometria de paralelepípedo com fluxo de ar natural comprimido indicaram a conveniência de haver um controle da atmosfera do reator para consequente diminuição do tempo necessário para a totalização da calcinação. O modelo morfocinético apresentou 95% de aderência à maioria dos dados experimentais dos ensaios com os paralelepípedos de calcário. A amostra de calcário calcítico é predominantemente compacta, necessitou de um maior tempo de calcinação total em relação a amostra dolomítica. Através da descrição da cinética da evolução da frente interfacial de calcinação por curvas de Lamé, o modelo morfocinético contribui com informações características do material e condições operacionais para um dimensionamento mais assertivo do processo de calcinação.