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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Estudo da influência de íons contaminantes na flotação de apatita em coluna
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: Vieira, Luiz Gustavo Martins
metadata.dc.contributor.referee2: Medronho, Ricardo de Andrade
metadata.dc.description.resumo: Elemento insubstituível para a vida, o fósforo constitui o principal componente da apatita, mineral presente na rocha fosfática. O crescente aumento da produtividade na agricultura não seria possível sem o uso dos fertilizantes. Entretanto, por ser um recurso não-renovável, o fósforo está suscetível ao esgotamento. A exploração dos depósitos economicamente lavráveis de minério fosfático leva a grandes perdas de fósforo na etapa de beneficiamento. Contrariamente, a demanda por fertilizantes no país só aumenta. Atualmente, mais da metade da produção mundial de concentrado fosfático é produzido por flotação. A coluna de flotação tem se mostrado adequada ao beneficiamento de minérios complexos e de baixos teores, caso das reservas brasileiras, e também de granulometria mais fina. No entanto, a dificuldade em concentrar minérios de origem ígnea pode ser agravada quando em presença de íons dissolvidos na água de processo empregada na flotação, uma vez que a água recirculada aumenta a concentração iônica presente. De acordo com a literatura, o processo de concentração da apatita é fortemente afetado pela presença de espécies iônicas, uma vez que estas interagem com a superfície da partícula de apatita alterando a eficiência do processo de flotação. Sendo assim, este trabalho teve por objetivo avaliar a influência que a água contaminada com os íons F-, Ca2+, Mg2+ e PO43- acarreta no desempenho da flotação em coluna de apatita, ou seja, na recuperação, teor de P2O5 e seletividade do processo, para minério de granulometria grossa e fina, e, por meio de planejamento do tipo composto central (PCC), a influência destes mesmos íons na recuperação e teor de P2O5 para baixas e altas concentrações de contaminantes. Os resultados obtidos permitem concluir que o efeito individual de cada íon estudado proporcionou uma substancial queda na recuperação, apresentando diferente sensibilidade em relação à faixa granulométrica empregada. Os resultados mais expressivos de queda na recuperação são referentes aos contaminantes cálcio e fosfato, onde o primeiro teve uma redução máxima na recuperação de 58 e 51% para o material grosso e fino, respectivamente, em virtude do cálcio consumir o coletor, reduzindo a quantidade disponível para a coleta de apatita. O fosfato confirma seu forte efeito depressor sobre as partículas de apatita, visto que, para os grossos, houve uma redução máxima na recuperação de 55% e de 59% para os finos. Para o contaminante magnésio, fica claro o efeito crítico na seletividade do processo, em relação aos minerais de ganga Fe2O3 e SiO2, uma vez que o teor de P2O5, quando em presença deste íon, sofreu uma considerável queda (até 8 pontos percentuais), independente do tamanho de partícula. O magnésio, além de reagir também com o coletor, foi responsável pelo aumento acentuado no consumo de NaOH, utilizado para regular o pH da polpa, chegando a ser 4 vezes maior, comparado ao teste branco. A influência do íon fluoreto representou um aumento na razão de seletividade P2O5/SiO2, principalmente para o material fino, indicando possível efeito depressor sobre a ganga silicatada. Para o PCC realizado a baixas concentrações de contaminantes, fica evidenciado as interações entre os cátions cálcio e magnésio com fosfato, contribuindo para o aumento da resposta recuperação, e entre magnésio e fluoreto, onde colaborou para o aumento da resposta teor. Este comportamento, provavelmente, é devido ao fato destes íons formarem compostos insolúveis entre si, sequestrando estas espécies iônicas do sistema. Já para o PCC realizado a altas concentrações de contaminantes, todos os ensaios de flotação resultaram em valores extremamente baixos de recuperação e teor. Este fato pode estar associado à formação de precipitados coloidais em grande quantidade, levando a recobrir indiscriminadamente as partículas minerais presentes, inclusive a apatita, impedindo a ação dos reagentes.
Abstract: Irreplaceable element for life, phosphorus is the main component of apatite, a mineral present in phosphate rock. The increasing in agriculture productivity would not be possible without the use of fertilizers. However, being a non-renewable resource, the phosphorus is susceptible to depletion. The exploitation of economically mineable deposits of phosphate ore leads to large losses of phosphorus in the stage of processing. In contrast, the demand for fertilizers in the country only increases. Currently, more than half of world production of phosphate concentrate is produced by flotation. The column flotation has been adequate to the processing of complex and low grades ores, that is the case of Brazilian deposits, and also fine size ranges. However, difficulty in concentrating ores of igneous origin may be aggravated in the presence of dissolved ions in process water used in flotation, since the recirculated water increases the ionic concentration. According to the literature, the process of concentration of apatite is strongly affected by the presence of ionic species, since they interact with the surface of apatite particles by changing the efficiency of the flotation process. Thus, the aim of this work was to evaluate the influence of water contaminated with ions F-, Ca2 +, Mg2 + and PO43- provides in the performance of apatite flotation or, in other words, in recovery, P2O5 content and selectivity of the process, to the coarse and fine ores carried out in a flotation column. And through central composite design (CCD), the influence of these ions in the apatite recovery and P2O5 content for low and high concentrations of contaminants. The results showed that the individual effect of each ion studied provided a substantial decrease in recovery, with different sensitivity to the size ranges studied. The most expressive decreases in apatite recovery are related to contaminants calcium and phosphate, where the first had a maximum reduction in the recovery of 58 and 51% for the coarse and fine, respectively, since the calcium consume the collector, reducing the amount available for the apatite collection. Phosphate confirms its strong depressant effect on the apatite particles, since for the coarse particles, there was a reduction in maximum recovery of 55% and 59% for the fines. For the contaminant magnesium, it is clear the critical effect on the process selectivity, related to the gangue minerals Fe2O3 and SiO2, since P2O5 content, in the presence of this ion, suffered a considerable decrease (up to 8 percentage points), independent of particle size. Magnesium, that also react with the collector, was responsible for the sharp increase in the consumption of NaOH, used to adjust the pulp pH, reaching up to 4 times higher compared to the standard test. The influence of fluoride ion represented an increase in the ratio of selectivity P2O5/SiO2, especially for the fine material, indicating a possible depressing effect on the silicate gangue. For the CCD, carried out at low contaminants concentrations, it is clear the interactions between calcium and magnesium with phosphate, contributing to the increase in the recovery, and between magnesium and fluoride, which contributed to the increase in the P2O5 content. This behavior is probably due to the fact that these ions form insoluble compounds among them, removing these ionic species from the system. As for the CCD performed to high contaminants concentrations, all the flotation tests resulted in very low values of recovery and grade. This fact may be associated with the formation of colloidal precipitates in large quantities, leading to indiscriminate coating of the mineral particles present, including apatite, preventing the reagents action.
Keywords: Flotação em coluna
Apatita
Íons contaminantes
Column flotation
Apatite
Contaminant ions
Flotação
Fertilizantes
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. Estudo da influência de íons contaminantes na flotação de apatita em coluna. 2010. 156 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15142
Issue Date: 22-Feb-2010
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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