Publicação: Fine and ultrafine apatite flotation derived from tailings
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA
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Orientador
Coorientador
Silva, Elenice Maria Schons
Resumo
Phosphorus, primarily sourced from phosphate ore deposits, is vital for industry and agriculture.
The depletion of high-grade ores has necessitated the processing of lower-grade deposits,
leading to the production of fine (10-50 µm) and ultrafine (<10 µm) particles, which pose
significant beneficiation challenges. In Brazil, phosphate reserves are predominantly of igneous
origin, with apatite as the principal phosphate mineral. Moreover, the froth flotation remains
the most effective technique for apatite concentration; however, its efficiency declines for fine
and ultrafine particles due to poor particle-bubble interactions, a persistent challenge in tailings
processing. This study investigates the selective flotation of apatite from tailings generated
during phosphate ore processing, focusing on optimizing flotation conditions to improve
recovery and grade. Batch flotation tests in laboratory cells and column flotation were
conducted to evaluate six key flotation variables: collector type and dosage, depressant dosage,
pH, solid concentration during conditioning, and dispersant dosage. The results revealed that
rice oil soap was a more effective collector than Agem A3 (vegetable fatty acid mixture) for
both fine and ultrafine tailings flotation. For fine ore (d32= 17.98 µm) flotation, a combination
of high-intensity conditioning (HIC) and column flotation, under optimized conditions of
51.78% conditioning solid concentration, 474.13 ppm collector dosage, 346.63 ppm depressant,
pH 10.18, and no dispersant, achieved a P₂O₅ grade of 34.82% and 92.16% apatite recovery.
For ultrafine apatite (d32=2.43 µm) flotation, cell flotation tests revealed limitations, as none of
the tested conditions simultaneously met the required P₂O₅ grade and minimum apatite
recovery. However, optimization via HIC followed by column flotation, with 40% solid
concentration during conditioning, 52.83 ppm collector, 711.31 ppm depressant, pH 12, and
250 ppm sodium silicate dispersant, achieved a P₂O₅ grade of 26.10% and 43.94% recovery,
demonstrating that even ultrafine particles can be successfully processed without desliming.
These findings highlight the importance of precise reagent dosage, control of solid
concentration during conditioning, pH regulation and the effectiveness of HIC in enhancing
particle-bubble interactions, thereby enabling improved apatite recovery from challenging fine
and ultrafine tailings. This study contributes to more sustainable and efficient phosphate
beneficiation practices.
Abstract
O fósforo, proveniente principalmente de minério fosfático, é vital para indústria e agricultura.
O esgotamento de minérios de alto teor exigiu o processamento de depósitos de menor teor,
levando à produção de partículas finas (10-50 µm) e ultrafinas (<10 µm), que representam
desafios significativos de beneficiamento. No Brasil, as reservas de fosfato são
predominantemente de origem ígnea, sendo a apatita o principal mineral de fosfato. E a flotação
por espuma continua sendo a técnica mais eficaz para a concentração de apatita; no entanto, sua
eficiência diminui para partículas finas e ultrafinas devido às interações ruins entre bolhas e
partículas, um desafio persistente no processamento de rejeitos. Este estudo investiga a flotação
seletiva de apatita de rejeitos gerados durante o processamento de minério de fosfato, com foco
na otimização das condições de flotação para melhorar a recuperação e o teor. Foram realizados
testes de flotação em batelada utilizando células e colunas de flotação para avaliar seis variáveis
principais de flotação: tipo de coletor, dosagem de coletor, dosagem de depressor, pH,
concentração de sólidos durante o condicionamento e dosagem do dispersante. Os resultados
revelaram que o óleo de arroz saponificado foi um coletor mais eficaz do que o Agem A3
(mistura de ácidos graxos vegetais) para a flotação de rejeitos finos e ultrafinos. Para a flotação
de minério fino (d32= 17,98 µm), condições otimizadas envolvendo a combinação do
condicionamento de alta intensidade (CAI) e a flotação em coluna, sob condições de 51,78%
de concentração de sólidos durante o condicionamento, 474,13 ppm de dosagem de coletor,
356,63 ppm de depressor, pH 10,18 e nenhum dispersante, atingiu um teor de P₂O₅ de 34,82%
e 92,16% de recuperação de apatita. Para a flotação do minério fino (d32=2,43 µm), os testes de
flotação em célula revelaram limitações, pois nenhuma das condições testadas atendeu
simultaneamente ao teor de P₂O₅ exigido e à recuperação mínima de apatita. No entanto, o
emprego de CAI seguido de flotação em coluna, com as condições otimizadas de 40% de
concentração de sólidos durante o condicionamento, 52,83 ppm de coletor, 711,31 ppm de
depressor, pH 12 e 250 ppm de dispersante de silicato de sódio, alcançou um teor de P₂O₅ de
26,10% e 43,94% de recuperação. Esses resultados destacam a importância da dosagem precisa
de reagentes, do controle da concentração de sólidos durante o condicionamento, da regulação
do pH e da eficácia do CAI no aprimoramento das interações bolha-partícula, possibilitando,
assim, uma melhor recuperação de apatita a partir de rejeitos finos e ultrafinos desafiadores.
Este estudo contribui para práticas de beneficiamento de fosfato mais sustentáveis e eficientes.
Palavras-chave
Froth flotation, Fine particles, Ultrafine particles, Tailings
Citação
MENDES, Thessa Fuzaro. Fine and ultrafine apatite flotation derived from tailings. 2025. 121 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.412.
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