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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: A flotação por ar dissolvido como alternativa ao tratamento de efluente mineral visando ao reuso da água e à melhoria do processo de flotação de apatita
metadata.dc.creator: Santos, Mariana Alves dos
metadata.dc.contributor.advisor1: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Ataide, Carlos Henrique
metadata.dc.contributor.referee1: Duarte, Claudio Roberto
metadata.dc.contributor.referee2: Oliveira, Michelly dos Santos
metadata.dc.contributor.referee3: Santana, Ricardo Corrêa de
metadata.dc.contributor.referee4: Silva, André Carlos
metadata.dc.description.resumo: As restrições cada vez mais rigorosas quanto ao passivo ambiental gerado pelo descarte de efluentes aliadas à escassez e ao alto custo da água exigem medidas para melhorar seu reuso. O reuso da água nas indústrias passou a ser urgente e hoje a água é reconhecida como um recurso estratégico para indústria mineral, devido a questões econômicas e restrições ambientais. Entretanto, apesar deste cenário, faltam investimentos e pesquisas para otimizar seu reuso. As indústrias do setor mineral enfrentam atualmente uma grande dificuldade relacionada à obtenção de índices de rendimento economicamente viáveis, já que utilizam cada vez mais fontes de águas primárias com altos níveis de salinidade ou, então, altas proporções de água reciclada proveniente de bacias de rejeitos. Esta, por sua vez, pode conter quantidades consideráveis de espécies dissolvidas, reagentes residuais como coletores, depressores, ativadores, floculantes, material particulado, etc., o que pode afetar significativamente os custos e a eficiência do processo de flotação. Particularmente, a flotação de apatita é fortemente afetada pela presença de alguns contaminantes na água, tais como cálcio, magnésio, fluoreto e fosfato, influenciando diretamente na recuperação e no teor de P2O5 obtidos. A remoção destes íons da água antes de retorná-la ao processo é necessária a fim de garantir a qualidade e rendimento do concentrado apatítico. A flotação por ar dissolvido (FAD) tem se mostrado uma técnica eficiente no tratamento de água. Contudo, na aplicação da FAD é importante realizar etapas de coagulação e floculação, visando a uma remoção satisfatória da carga iônica. Isto posto, este trabalho teve como objetivo principal obter uma água de reuso de melhor qualidade através do tratamento físico-químico via flotação por ar dissolvido (FAD), visando à melhoria do processo subsequente de flotação de apatita. Para tanto, foram coletados 2 lotes de água de processo proveniente da barragem B5 da Vale Fertilizantes (Araxá MG) onde foram testados coagulantes como sulfato de alumínio, cloreto férrico e policloreto de alumínio (PAC). Como floculante foi utilizado uma poliacrilamida aniônica. A água tratada por FAD procedente do 1º lote de água da barragem resultou numa boa redução da turbidez e da carga iônica, principalmente dos íons fluoreto e magnésio, fixando as variáveis em 500 mg/L de sulfato de alumínio, 2 mg/L de floculante e 20% de razão de reciclo. Entretanto, enquanto a remoção de cálcio só era favorecida para um pH de 6, uma remoção eficiente de fosfato (P) só ocorria para pH de 11. Os testes de flotação de apatita quando realizados com água da barragem (1º lote) resultaram numa queda da recuperação de apatita de aproximadamente 38% e de 7% no teor de P2O5, deixando claro o dano na produtividade e na qualidade do processo de concentração de apatita com o reuso da água sem tratamento. Já os testes de flotação da apatita realizados com a água tratada por FAD mostraram-se bastante satisfatórios, visto que foram restabelecidos os valores de recuperação de apatita, com valores médios acima de 60%. Vale lembrar que teste com água nova forneceu um valor médio de 63,6% de recuperação de apatita. No 2º lote de água da barragem foi feito, pela empresa, um tratamento prévio, com adição de ácido sulfúrico. O tratamento com este 2º lote forneceu resultados bastante favoráveis de remoção da carga iônica, inclusive de cálcio e fosfato (P), íons que mais afetam o processo de flotação de apatita. Com exceção do fluoreto, que só obteve boas remoções com PAC, bons resultados de remoção de cálcio, magnésio e fosfato (P) foram alcançados com sulfato de alumínio (50 mg/L de Al3+), cloreto férrico (5 mg/L de Fe3+) e PAC (50 mg/L de Al3+) para um pH de 11 e 12. Foi possível obter 90,3% de remoção de cálcio e 95,4% de fosfato (P), em determinado teste. Os testes de flotação de apatita com o 2º lote de água da barragem (sem tratamento) resultaram em valores médios de recuperação de apenas 36,4%, representando uma queda de 54% na produtividade da flotação. Essa queda drástica está fortemente relacionado à carga iônica presente na água da barragem que era o dobro do observado no 1º lote. Mais uma vez, os testes de flotação realizados com a água tratada produziram valores médios de recuperação de apatita que podem ser considerados estatisticamente iguais àquele realizado com água nova (79,1%). O sistema de coagulação/floculação/FAD mostrou-se uma alternativa promissora para melhorar a qualidade da água, seja para descarte nos corpos hídricos ou para reaproveitamento na etapa de concentração do minério fosfático de Araxá (MG). Desta forma, os resultados apresentados realçam a importância de um tratamento adequado da água reciclada nas usinas de processamento mineral.
Abstract: Increasingly stringent restrictions on the disposal of effluent associated to the scarcity and high cost of water require actions to improve its reuse. The water reuse in the industries became urgent and nowadays the water is recognized as a strategic resource for the mining industry due to economic issues and environmental restrictions. However, despite this scenario, investments and research are incipient to optmize its reuse. The mineral sector industries face a major difficulty related to obtaining yield indices economically viable since they are increasingly using primary sources of water with high levels of salinity or high proportions of recycled water from tailing ponds. The latter, in turn, may contain considerable amounts of dissolved species, residual reagents as collectors, depressants, activators, flocculants, particulate matter, etc., which can significantly affect the cost and efficiency of the flotation process. Particularly, the apatite flotation is strongly affected by the presence of certain contaminants in the water such as calcium, magnesium, phosphate and fluoride, directly influencing recovery and P2O5 content obtained. The removal of these ions from the water before returning it to the process is needed in order to ensure the quality and yield of the apatitic concentrate. The dissolved air flotation (DAF) has been shown to be an efficient technique in the water treatment. Nevertheless, in the DAF application it is important to perform steps of coagulation and flocculation aiming a satisfactory removal of ionic charge. This main goal of this work was to obtain a better quality reuse of water through physical-chemical treatment by dissolved air flotation (DAF) aimed at improving the subsequent apatite flotation process. It was collected 2 batch of process water from the tailings dam of Vale Fertilizantes (Araxá-MG) named B5. It was tested coagulants such as alum (aluminum sulphate), ferric chloride and polyaluminum chloride (PAC). An anionic polyacrylamide was used as flocculant. The treated water by DAF from the 1st batch of water dam resulted in a good reduction in turbidity and ionic charge mainly of fluoride and magnesium ions by setting the variables in 500 mg/L of alum, 2 mg/L of flocculant and 20% recycle rate. However, while the removal of calcium was favored only at a pH value of 6, an efficient removal of phosphate (P) only occurred at pH value of 11. Apatite flotation tests when carried out with water from the dam (1st batch) resulted in a decreased in the apatite recovery of approximately 38% and 7% in the P2O5 content. These results make clear the worsening in the productivity and the quality in the concentration of apatite process with the water reuse without treatment. The apatite flotation tests performed with treated water by DAF showed to be quite satisfactory since the apatite recovery values have been restored providing mean values above 60%. Remember that test conducted with fresh water yielded a mean value of 63.6% in the apatite recovery. In the 2nd batch of dam water collected, it was made by the company a previous treatment adding sulfuric acid. The treatment with this 2nd provided very favorable results from removal of the ionic charge, including calcium and phosphate (P), ion that most affect the process of apatite flotation. With the exception of fluoride, which only achieved good removal with PAC, good results removal of calcium, magnesium, and phosphate (P) were achieved with aluminum sulphate (50 mg/L of Al3+), ferric chloride (5 mg/L Fe3+) and PAC (50 mg/L Al3+) at pH values of 11 and 12. It was possible to obtain 90.3% removal of calcium and phosphate 95.4% (P). The apatite flotation tests with the 2nd batch of water from the dam (without treatment) resulted in the recovery mean values of only 36.4%, representing a drop of 54% in productivity flotation. This drastic decrease is strongly related to ionic charge present in the dam water which was twice that observed in the 1st batch. Again, the flotation tests carried out with the treated water produced apatite recovery values that can be considered statistically similar to that achieved with fresh water (79.1%). The system coagulation/flocculation/DAF showed to be a promising alternative for improving water quality, whether for disposal in water bodies or for reuse in the concentration of phosphatic ore from Araxá (MG). Thus, the results highlight the importance of adequate treatment of recycled water in mineral processing plants.
Keywords: Reuso da água
FAD
Influência de íons
Rendimento
Flotação
Apatita
Water reuse
DAF
Ions influence
Yield
flotation
Apatite
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Citation: SANTOS, Mariana Alves dos. A flotação por ar dissolvido como alternativa ao tratamento de efluente mineral visando ao reuso da água e à melhoria do processo de flotação de apatita. 2014. 187 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15077
Issue Date: 18-Feb-2014
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

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