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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-7540-4347
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Embargo Date: 2023-11-29
Title: Estudo da influência de tensoativos na flotação da apatita em coluna
Alternate title (s): Study of the influence of surfactants on apatite flotation in column
Author: Mendes, Thessa Fuzaro
First Advisor: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
First coorientator: Silva, Andre Carlos
First member of the Committee: Oliveira, Michelly Dos Santos
Second member of the Committee: Santana, Ricardo Correa
Third member of the Committee: Reis, Angelica Da Silva
Summary: A flotação em espuma de apatita é um processo baseado nas propriedades físico-químicas que diferenciam as espécies dos minerais presente no minério como um todo, em que cada mineral dispõe de uma característica química e estrutura cristalina exclusiva. A seletividade desse processo é fundamentada de acordo com o grau de hidrofobicidade da partícula em sua forma natural ou modificada pelo emprego de reagentes. Frequentemente, as partículas de minerais de interesse não possuem características hidrofóbicas. Entretanto, se forem condicionadas corretamente podem ter sua química de superfície modificada através da adição de reagentes com função de coletor, depressor, espumate e modulador. Por isso, a flotação acontece depois da etapa de condicionamento do minério, pois a base da operação é a formação do agregado bolha-partícula, que está associada com a química de superfície e o tamanho das espécies presentes no sistema. No que diz respeito aos tensoativos, eles são compostos bipolares constituídos de um grupo polar e uma cadeia hidrocarbônica. Esses compostos podem ser adicionados na flotação para melhorar a geração da camada de espuma acima da polpa, desse modo as partículas flotadas podem ser retiradas. A adição de tensoativos no processo de flotação tem como finalidade controlar o tamanho de bolha, produzindo bolhas menores e, consequentemente, aumentando a probabilidade de colisão bolha-partícula e proporcionando a estabilização da espuma. Perante a necessidade de aumentar a probabilidade de colisão bolha-partícula com o emprego de tensoativo e com isso aumentar a recuperação de apatita no processo de flotação, este trabalho tem objetivo de investigar a capacidade de sete tensoativos, de diferentes tipos, em reduzir o diâmetro de bolha e a tensão superficial no sistema ar-água-tensoativo, encontrar a concentração crítica de coalescência (CCC) de cada um deles e verificar a influência desses tensoativos no desempenho da flotação da apatita em coluna para o sistema com minério de granulometria intermediária (D32= 50,86μm). Esta investigação será realizada, através da análise do diâmetro de bolha, teor de pentóxido de fósforo e recuperação de apatita. Para determinar o tamanho de bolhas geradas foi utilizado o método de filmagem direta e amostragem de bolhas para o sistema ar-água e ar-água-minério. Os resultados mostraram que todos tensoativos foram eficientes na redução da tensão superficial e do diâmetro de bolha, exceto o tensoativo catiônico. Foi possível encontrar a concentração crítica de coalescência para quase todos tensoativos utilizados. No sistema com minério, percebeu-se uma influência dos tensoativos nas várias respostas (teor de pentóxido de fósforo e recuperação de apatita), porém cada tensoativo possui um comportamento diferente. De maneira geral, o desempenho da flotação de minério na presença dos tensoativos analisados atingiram as especificações de mercado (teor e recuperação acima de 30 e 60%, respectivamente) em pHs alcalinos, porém não foi satisfatório em pH ácido. O tensoativo que atingiu o melhor índice de resposta da flotação nas condições estudadas foi o tensoativo-F (anfótero), porém não foi o que proporcionou o menor tamanho de bolha. Ao analisar as melhores condições de flotação, o SDBS (aniônico) atingiu maior qualidade de produto flotado. Ficou evidente que a interação entre o coletor e o tensoativo durante o processo de flotação de minério não pode ser negligenciada, porém, faz-se necessário mais estudos para uma melhor compreensão dessa relação presente entre eles.
Abstract: Froth flotation of apatite is a process based on the physico-chemical properties that differentiate the ore possessed species , which each ore has a unique chemical characteristic and crystalline structure. The selectivity of this process is based on the degree of hydrophobicity of the particle in its natural form or modified by adding reagents. The mineral particles of interest often lack hydrophobic characteristics. However, if properly conditioned, they might have their surface chemistry modified by adding reagents such as a collector, depressant, frother and pH modifier. For this reason, flotation takes place after the ore conditioning step to increase its selectivity, besides flotation is based in the bubble-particle aggregate formation combined with the surface chemistry and the size of the species contained on the system. With regard to surfactants, they are bipolar compounds consisting on a polar group and a hydrocarbon chain. These compounds are added in the flotation to generate a froth layer on the pulp, so the flotated particles can be removed. The addition of surfactants in the flotation process aims to control the bubble size, producing smaller bubbles and, consequently, increasing the probability of bubble-particle collision and providing froth stabilization. In view of the need to increase the probability of bubble-particle collision with the use of a surfactant and thereby increase the recovery of apatite in the flotation process, this work aims to investigate the capacity of seven surfactants, of different types, in reducing the bubble diameter and surface tension in the air-water-surfactant system, finding the coalescence critical concentration (CCC) of each one and check the influence of these surfactants on the apatite flotation performance in column for the system with ore of intermediate granulometry (D32= 50,86μm). This research will be carried out using the analysis of the bubble diameter , phosphorus pentoxide content and apatite recovery. To determine the size of bubbles generated, the method of direct filming and bubble sampling of the air-water and air-water-ore systems. The results showed that all surfactants were efficient in reducing surface tension and bubble diamenters, except for the cationic surfactant. It was possible to find the coalescence critical concentration for almost all surfactants used. In the ore system, there was an influence of surfactants on the different responses ( phosphorus pentoxide content and apatite recovery), however each surfactant has a different behavior. In general, the performance of ore flotation in the presence of these surfactant anylised reached market specifications (content and recovery above 30 and 60% respectively) in alkaline pH, although, the performance of ore flotation were not sufficient in acid pH. The surfactant that achieved the best index of flotation response in the studied conditions was surfactant-F (amphoteric), however, it was not the smallest bubble size. When considering the best condition of flotation process, SDBS (anionic) achieved the best quality of flotation product. It was evident that the interaction between the collector and the surfactant during the ore flotation process may not be ignored, however, further studies are needed to better understand this relationship between them.
Keywords: Flotação
Flotation
tamanho de bolha
bubble size
tensoativo
surfactant
apatita
apatite
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA
Subject: Engenharia Química
Apatita - Flotação
Beneficiamento de minério
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: MENDES, Thessa Fuzaro. Estudo da influência de tensoativos na flotação da apatita em coluna. 2021. 103f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.837.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.837
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/33593
Date of defense: 10-Feb-2021
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