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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15054| Tipo do documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| Título: | Efeito da Altura da Coluna na Flotação de Minério Fosfático em Diferentes Granulometrias |
| Autor(es): | Santana, Ricardo Corrêa de |
| Primeiro orientador: | Barrozo, Marcos Antonio de Souza |
| Primeiro coorientador: | Ataide, Carlos Henrique |
| Primeiro membro da banca: | Vieira, Luiz Gustavo Martins |
| Segundo membro da banca: | Duarte, Claudio Roberto |
| Terceiro membro da banca: | Carvalho, Sandra Helena Vieira de |
| Quarto membro da banca: | Ferreira, Maria do Carmo |
| Resumo: | Uma vez que a deficiência de fósforo restringe severamente o rendimento de uma cultura agrícola, a adição deste elemento químico nos solos, por meio de fertilizantes fosfatados, torna-se indispensável para aumentar a produtividade agrícola, o que é imprescindível para alimentar a crescente população mundial. Na fabricação destes fertilizantes, a matéria-prima é o mineral apatita, obtido a partir do beneficiamento da rocha fosfática. Na concentração da apatita, destaca-se a operação de flotação em colunas, tecnologia apropriada no beneficiamento de minérios complexos, com baixo teor do mineral de valor e de menor granulometria. A distribuição granulométrica do minério é um dos fatores operacionais que mais afetam a qualidade e a produtividade do processo. Estudos mostram que para uma ampla variedade de minerais, agentes químicos e equipamentos de flotação, o processo é mais eficiente em uma estreita faixa de tamanho. Ademais, a quantidade de reagente necessária para alcançar resultados satisfatórios é diferente de acordo com a dimensão da partícula. Além das variáveis químicas e aquelas relacionadas à operação, as variáveis de projeto também interferem fortemente no desempenho da separação. Neste sentido, a altura da coluna é uma variável importante e questionada, que influencia diretamente, por exemplo, o tempo de residência de partículas e bolhas dentro do equipamento. Isto posto, este trabalho teve como objetivo principal analisar a influência da dimensão da partícula mineral, da altura do equipamento flotador e das concentrações de coletor e depressor na flotação da apatita em coluna, em batelada. Para tanto, em cada faixa granulométrica (grossa, intermediária e fina), foram selecionadas cinco alturas, para as quais foram realizados planejamentos fatoriais de experimentos, tendo como variáveis as dosagens dos reagentes. Com base nos resultados experimentais, foi feita uma análise estatística global permitindo assim, a quantificação e uma melhor visualização dos efeitos das variáveis investigadas. Por meio de superfícies de resposta, construídas a partir dos modelos empíricos obtidos, visou-se encontrar as condições que conduzam a níveis requeridos de teor e recuperação de apatita no concentrado. Além disso, foi feito um estudo de flotação com microbolhas (flotação por ar dissolvido) para a concentração de partículas finas. Identificou-se condições de tamanho de partícula, altura da coluna e de dosagem de reagentes que favoreceram a obtenção dos melhores resultados de teor de P2O5, recuperação de apatita e seletividade da separação de forma isolada, assim como aquelas condições que levam a resultados de teor e recuperação de apatita ao mesmo tempo acima dos valores desejados na indústria. Em geral, a recuperação da apatita, ao contrário do teor de fósforo, tendeu a aumentar com a elevação da dosagem do coletor; e com a diminuição da granulometria, da altura da coluna e da dosagem de depressor na polpa. A separação tendeu a ser mais seletiva para partículas grossas, maiores alturas do equipamento flotador e para menores dosagens de coletor. Para um intervalo de tamanho com partículas com diâmetro de peneira entre 44 e 105 μm (fração intermediária -150/+325 mesh), uma altura da coluna também intermediária (entre 1 e 1,5 m), e diversas combinações de reagentes, obteve-se o rendimento requerido para a flotação da apatita, isto é, de forma simultânea o teor de fósforo foi de 30-33 % ou maior e a recuperação de apatita foi superior a 60 %. No que diz respeito à flotação por ar dissolvido, verificou-se que é possível atingir um desempenho semelhante (teor em torno de 29 % e recuperações maiores que 60 %) ao alcançado na flotação por ar disperso de uma fração de tamanho fina, sendo que na flotação com microbolhas, dentre as variáveis e faixas experimentais avaliadas, o maior efeito foi da vazão de reciclo. |
| Abstract: | Since phosphorus (P) deficiency restricts crop yields severely, fertilization with this element phosphorus becomes indispensable to increase agricultural production and consequently, to feed growing world population. Apatite concentrate obtained from phosphate rock beneficiation is used in the manufacture of phosphate fertilizers. Mineral froth flotation is one of the most common and important methods employed to separate and concentrate particles of valuable minerals. Among the various types of flotation equipment, the flotation column has proved to be the most suitable equipment for processing low-grade ores, presenting a high degree of liberation only in a range of fine sizes. One of the main factors that affect flotation performance is the mineral particle size. According to some researchers in a given flotation system (mineral, reagent combinations and flotation machine) there is a narrow range of optimum particle sizes, and that very fine and very large particles achieve a lower flotation performance. Also, fine and coarse particles show different sensitivities to the reagent concentration. Besides chemical and operational factors, the separation by flotation is strongly affect by equipment factors. Thus, the column dimensions as the height are important design variables which directly influences, for example, the residence time of particles and bubbles inside the equipment. This work aimed to investigate the effect of the mineral particle size, the column height and reagent dosages on phosphate ore batch flotation in column. For each granulometric fraction (coarse, intermediate and fine), five column height were evaluated. For this analysis, in each column dimension, two-level full factorial experiments were conducted to study the parameters of collector and gangue depressant dosage. The entire set of experimental data was analyzed globally by multiple regression, measuring the effects of those variables and fitting a model. The response surface analysis allowed for the identification of some combinations of operational conditions yielding higher P2O5 grade and recovery rates than the required values. Furthermore, for fine particles, a study of dissolved air flotation (flotation with microbubble) was performed. In general, on the contrary of the PO grade, the apatite recovery tended to increase with the redution of particle size and depressant dosage and with the increment of collector concentration. A more selective separation was found for coarse particles, taller columns and 25low collector level. For a particle size interval with sieve diameter between 44 and 105 μm (intermediate particle size range -150/+325 mesh), a height of column, also intermediate (between 1 and 1.5) and several reagent dosage combinations, it was observed the indices that satisfied simultaneously industrial requirements, i.e., a phosphorus grade exceeding 30-33 % and an apatite recovery of more than 60 %. With respect to dissolved air flotation it was noted that it is possible to attain a similar result (P2O5 grade around 29 % and apatite recovery over 60 %) as the one observed in the dispersed air flotation for fine fraction. In this flotation with microbubles, the non floated recirculated pulp flowrate was the variable that more influenced on the apatite flotation performance. |
| Palavras-chave: | Flotação em coluna Apatita Granulometria mineral Altura da coluna Column flotation Apatite Mineral particle size Column height Flotação Fósforo |
| Área(s) do CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Idioma: | por |
| País: | BR |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Sigla da instituição: | UFU |
| Departamento: | Engenharias |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Química |
| Referência: | SANTANA, Ricardo Corrêa de. Efeito da Altura da Coluna na Flotação de Minério Fosfático em Diferentes Granulometrias. 2011. 192 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011. |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15054 |
| Data de defesa: | 18-Fev-2011 |
| Aparece nas coleções: | TESE - Engenharia Química |
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