PPGEM - Doutorado (Teses)

URI permanente para esta coleçãohttp://www.hml.repositorio.ufop.br/handle/123456789/11189

Navegar

Agora exibindo 1 - 4 de 4

Caracterização e concentração do minério da mina de Extremo Norte (Vazante-MG).
(2023) Rodrigues, Karine Fernandes; Pereira, Carlos Alberto; Nogueira, Francielle Câmara; Pereira, Carlos Alberto; Silva, Denilson da Costa; Alexandrino, Júnia Soares; Oliveira, Michelly dos Santos
No presente trabalho foram realizados estudos do minério de zinco, chumbo e prata proveniente da mina de Extremo Norte, com objetivo de aumentar a recuperação de chumbo. A piromorfita (Pb5(PO4)3Cl) - principal mineral portador de chumbo contido no minério estudado - pode ser recuperada de forma eficiente no processo de flotação, utilizando o coletor oleato de sódio (NaOL). No entanto, o fato da dolomita (CaMg(CO3)2) ser o principal mineral de ganga presente no minério estudado, faz com que a seletividade do NaOL em relação a piromorfita seja comprometida. Nesse sentido, para uma separação eficiente dos minerais estudados, foi avaliado o efeito depressor dos reagentes carboximetilcelulose (CMC), ácido cítrico (AC) e ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA), por ensaios de microflotação e medidas dos ângulos de molhamento. Um estudo detalhado do minério de Extremo Norte foi realizado, incluindo caracterização física, química e mineralógica pelo TIMA (Tescan Integrated Mineral Analizer). Por fim, utilizando as condições que se mostraram promissoras nos ensaios de microflotação, foram realizados ensaios de flotação em bancada. Os resultados obtidos nos ensaios microflotação indicaram que o CMC e o AC reduziram acentuadamente a recuperação de dolomita, sem prejudicar a flotabilidade da piromorfita. No entanto, o EDTA não atuou de forma eficiente na depressão da dolomita. Os valores dos ângulos de molhamento apresentados pela mistura de NaOL e depressor foram intermediários aos valores apresentados pelos tratamentos realizados com a água destilada e com o NaOL puro, corroborando os resultados obtidos nos ensaios de microflotação. A caracterização mineralógica, realizada pelo TIMA, mostrou que o minério estudado é composto majoritariamente por hematita, willemita e dolomita, apresentando uma quantidade pequena de piromorfita. Além disso, essa análise mostrou um baixo grau de liberação para essas fases minerais, especialmente para a piromorfita. Os resultados obtidos nos ensaios de flotação indicaram uma baixa seletividade do coletor NaOL em relação a piromorfita. Os resultados obtidos nesse trabalho mostraram que, devido as características do minério de Extremo Norte, a concentração de Pb por flotação não é viável. Adicionalmente, foi desenvolvido um estudo sobre o efeito do potencial redox da polpa na recuperação da galena, utilizando amil xantato de potássio (KAX) como coletor. Ensaios de microflotação analisaram a flotabilidade da galena sob um potencial anódico, induzido por peróxido de hidrogênio, e sob um potencial catódico, induzido por sulfeto de sódio. A influência de diferentes estágios de oxidação da superfície desse mineral em sua flotabilidade também foi analisada. Além disso, foram realizadas medidas do potencial zeta e dos ângulos de molhamento. Os resultados dos ensaios de microflotação mostraram que a galena tem uma alta flotabilidade na ausência e na presença do coletor KAX. Observou-se que uma oxidação moderada na superfície desse mineral pode contribuir para uma melhoria na sua flotabilidade com o coletor KAX. No entanto, potenciais extremamente anódicos e catódicos causam flotabilidade próxima de zero. Os resultados do potencial zeta mostraram que o sulfeto de sódio afetou a interação entre KAX e a galena. As medidas do ângulo de molhamento corroboraram com os resultados obtidos nos ensaios de microflotação. De acordo com esses resultados, o controle do potencial redox da polpa pode tornar a flotabilidade da galena, com o coletor KAX, mais eficiente.
Estudos de complexação dos íons Ca2+ e Mg2+ na flotação catiônica de minério de ferro.
(2020) Cruz, Daniel Geraldo da; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Monte, Marisa Bezerra de Mello; Lima, Neymayer Pereira; Brandão, Paulo Roberto Gomes; Leão, Versiane Albis
Este trabalho teve por objetivo estudar a possibilidade de complexação dos cátions Ca2+ e Mg2+ e de seus produtos de hidrólise presentes em águas duras, provenientes tanto da adição de reagentes (cal) para controle de pH de polpas quanto da dissolução de carbonatos, na flotação catiônica de minério de ferro, contendo minerais carbonatados associados ao quartzo em sua ganga. Em uma primeira fase, foram realizados ensaios de microflotação em pH 10,5 com os minerais puros (quartzo, hematita e dolomita), usando amido de milho gelatinizado e acetato de eteramina (50% de grau de neutralização) na dosagem de 2,5 mg/L, determinada em estudos prévios. Os reagentes complexantes testados foram hexametafosfato de sódio, ácido cítrico e fluoreto de potássio. Para o entendimento da influência destes reagentes e do EDTA (ácido etilenodiamino tetra-acético, sal dissódico) sobre as cargas superficiais dos minerais (hematita, quartzo e dolomita), foram efetuadas medidas de potencial zeta dos mesmos condicionados somente com NaCl (1x10-3 mol/L) e com os complexantes mencionados anteriormente, mantendo a mesma força iônica (NaCl = 1x10-3 mol/L). O potencial zeta dos minerais diminuiu após o condicionamento com os complexantes, sobretudo com hexametafosfato de sódio, principalmente para a hematita e para a dolomita. Nos ensaios de solubilidade da dolomita com os complexantes, verificou-se que a ordem decrescente de contribuição para solubilização foi: EDTA > ácido cítrico > hexametafosfato de sódio. Ensaios de adsorção em pH 10,5 dos reagentes: amido, amina, EDTA e hexametafosfato de sódio (condicionados individualmente e simultaneamente) com o quartzo e hematita, seguido da determinação dos espectros infravermelhos a transformada de Fourier (reflectância difusa) confirmaram adsorção da amina sobre o quartzo (interações eletrostáticas) e do amido sobre a hematita (adsorção química) e que as possíveis espécies adsorvidas tanto no quartzo quanto na hematita foram o Ca2+, Mg2+, Mg(OH)+ e Mg(OH)2. Nos espectros infravermelhos tanto do quartzo quanto da hematita condicionados com MgCl2, seguido de condicionamento com EDTA / hexametafosfato de sódio, não foi identificada a presença da espécie Mg(OH)2 em suas superfícies, comprovando a eficácia da complexação dos íons Mg2+. Nos ensaios de flotação em bancada efetuados com amostra de itabirito quartzoso (44,7% Fe e 31,8% SiO2) com adição simultânea de íons Ca2+ e Mg2+, verificou-se aumento tanto da recuperação em massa quanto metalúrgica de Fe e consequente diminuição do teor de Fe e aumento do teor de SiO2 nos concentrados obtidos. O emprego de EDTA (1080 g/t) após o condicionamento do minério, com concentração total dos íons Ca2+ e Mg2+ igual a 300 g/t, restabeleceu a seletividade do processo: os teores de Fe e SiO2 no concentrado foram de 63% e 4%, respectivamente), que são similares aos resultados dos ensaios sem a presença desses íons na polpa. Ensaios com itabirito quartzoso e dolomítico, artificial, por planejamento fatorial de experimentos com réplica, avaliaram os seguintes fatores: tempo de agitação da polpa antes da adição de reagentes (0 e 15 minutos), proporção de dolomita no minério (2,5 % e 10%), dosagem de amido (200 e 400 g/t) e dosagem de amina (50 e 150 g/t). De modo geral, obtiveram-se teores de SiO2 de 9% a 23%, teores de Fe de 44% a 58% e índice de seletividade (I.S.) de 2,5 a 6,0. Os melhores resultados com os complexantes foram obtidos com seu uso na proporção de EDTA : cátions = (0,6 : 0,9) e hexametafosfato de sódio : cátions (0,5: 0,8). Para 10 mg/L de íons totais (Ca2+ + Mg2+), os resultados foram: 52% Fe, 9,4% SiO2, 4,4% CaO e 2,3% MgO (EDTA = 82 mg/L); 57% Fe, 9,2% SiO2, 1,7% CaO e 1% MgO (hexametafosfato de sódio = 120 mg/L), com mesmo índice de seletividade (I.S. = 5,8).
Flotação catiônica reversa de minério de ferro com amida-amina.
(2021) Rocha, Geriane Macedo; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Peres, Antônio Eduardo Clark; Matiolo, Elvis; Lima, Neymayer Pereira; Rodrigues, Wendel Johnson
A flotação catiônica reversa é o principal método de concentração de minério de ferro para granulometria -150 µm. O acetato de eteramina é largamente utilizado como coletor de ganga silicatada e o amido como depressor dos minerais de ferro. Atualmente, com o processamento de minérios de baixos teores e mineralogias complexas há um cenário de dificuldade na obtenção, concomitantemente, de concentrados com baixo teor de SiO2 e rejeitos com baixo teor de Fe, além de aumento no consumo de reagentes. Por essa razão, faz-se necessário o desenvolvimento de novos reagentes, que conduzam à separação mais seletiva entre os minerais de ferro e de ganga. Este trabalho avaliou o desempenho da amida-amina Flotinor 10118 como coletor do quartzo na flotação de minério de ferro, comparando-a com o coletor convencional acetato de etermonoamina Flotigam 7100. Esses coletores foram caracterizados quanto a constante de dissociação (pKa) e concentração micelar crítica (CMC), cujos valores da amidaamina (~150 mg/L e pKa=8,3) foram significativamente menores do que da etermonoamina (~800 mg/L e pKa=9,4). Através de estudos fundamentais (microflotação, potencial zeta, isoterma de adsorção e espectroscopia no infravermelho a transformada de Fourier) foi investigado o efeito desses reagentes sobre as propriedades superficiais do quartzo e hematita. Nos ensaios de microflotação verificou-se que as recuperações do quartzo com amida-amina foram maiores do que com etermonoamina. A recuperação do quartzo com 5 mg/L de amidaamina foi > 80% na faixa de pH de 6 a 10,5, mas a janela de seletividade entre quartzo e hematita foi maior (~80%) em pH 10,5. A baixa recuperação da hematita com amida-amina na ausência de amido evidenciou sua baixa afinidade com a superfície desse mineral. A densidade de adsorção da amida-amina foi maior do que a etermonoamina, tanto para o quartzo quanto para a hematita. Medidas de potencial zeta e espectros no infravermelho indicaram que a adsorção da amida-amina sobre o quartzo ocorre principalmente por atração eletrostática. Ensaios de flotação em bancada confirmaram a possibilidade de realizar a flotação catiônica reversa sem amido, usando a amida-amina, para os minérios de João Pereira em pH 8 e Brucutu em pH 10,5. Apesar das dosagens requeridas entre 1,5 a 2 vezes maior de amida-amina em relação a etermonoamina, os resultados de recuperação e qualidade do concentrado foram similares, com o diferencial de não usar amido. Os resultados foram promissores quanto a simplificação da rota de processo e mostraram grande potencial de aplicação industrial da amida-amina.
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.