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Type: Tese de Doutorado
Title: Caracterização dos minerais do grupo da apatita e carbonatos no minério sílico-carbonatado de Catalão, GO, e sua relevância no processo de flotação
Authors: Angela Nair Avelar
First Advisor: Paulo Roberto Gomes Brandao
Abstract: Amostra do minério sílico-carbonatado (SIC) de Catalão, Goiás, foi analisada e submetida às rotas de processamento mineral projetadas para os minérios dos depósitos de Catalão (Catalão I) e Araxá (Barreiro). Apesar de ambos estarem localizados na mesma província geológica e os minérios estarem no mesmo ponto do perfil de intemperismo, as rotas de flotação utilizadas para concentração de apatita são diferentes, devido a características particulares. O objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto das substituições e dos parâmetros cristalinos das apatitas e carbonatos das amostras de alimentação da flotação, rejeitos e concentrados provenientes dos ensaios do SIC com e sem adição de CO2. A utilização de análises de catodoluminescência (CL), associada à difratometria de raios-X (DRX) com método de Rietveld, QEMSCAN, microscopia eletrônica de varredura (MEV) com EDS (microanálise por raios-X), microssonda eletrônica, e LA-ICPMS (laser ablation acoplado a espectrômetro de massa) possibilitou a caracterização qualitativa e quantitativa completa. O imageamento por catodoluminescência associado a microanálises por WDS (microssonda) e LA-ICPMS permitiu a distinção de três tipos de apatitas; a) de coloração azul, mais rica em terras-raras; b) de coloração verde, mais rica em Sr e F; c) de coloração amarela, mais rica em Na e F. As apatitas do tipo azul e verde ocorrem comumente associadas em grãos mistos com núcleo de apatita azul e bordas de coloração esverdeadas. Os estudos eletrocinéticos em amostras puras de apatita, calcita e dolomita na ausência e presença do sulfossuccinato de sódio evidenciaram que este coletor adsorve nos três minerais e provoca o aumento do valor absoluto da carga negativa do potencial zeta na faixa de pH de 2 a 10. A utilização de CO2 na etapa de condicionamento acarreta na redução do pH da polpa para valores em torno de 4,8 e uma redução nos valores da carga negativa para os carbonatos; isso, se deve, provavelmente ao aumento de dissolução desses minerais. Nas análises de espectrometria de infravermelho, observou-se bandas das cadeias de hidrocarboneto do sulfossuccinato (2950 a 2800cm-1) nas amostras de minerais após o condicionamento na presença de ar e de CO2. Uma raia diagnóstica de adsorção (1725cm-1) foi detectada apenas na amostra de apatita, em ambas condições. Foram testadas três condições diferentes de flotação em bancada. O melhor resultado em termos de teor e recuperação global de P2O5 alcançou 38% de P2O5 no concentrado final, com uma recuperação global de P2O5 por volta de 47%. Neste ensaio houve flotação de apatitas utilizando sulfossuccinato como coletor, com ar na etapa rougher, seguida das etapas cleaner e recleaner com adição de CO2 no sistema de geração de bolhas. Nos outros dois ensaios, o teor ou a recuperação ficaram mais baixos. A análise de superfície pela técnica de XPS (espectroscopia de fotoelétrons por raios-X) mostrou que a relação das concentrações de enxofre/carbono na superfície da amostra tratada na presença de CO2 foi a mesma encontrada no sulfossuccinato padrão, bem maior do que com o uso do ar. Isto indica que a adsorção na presença de CO2 é mais concentrada do que em atmosfera de ar
Abstract: Sample of the silico-carbonate ore (SIC) of Catalão, Goiás, was analyzed and submitted to the mineral processing routes designed for the Catalão (Catalão I) and Araxá (Barreiro) deposits ores. Although both are located in the same geological province and the ores have the same weathering profile, the flotation routes used for apatite concentration are different due to particular characteristics. The objective of this work was to evaluate the impact of the substitutions and the crystalline parameters of the apatites and carbonates of the flotation feed, tailings and concentrates samples from the SIC tests with and without addition of CO2. The use of Xray diffractometry (XRD) with the Rietveld method, QEMSCAN, scanning electron microscopy (SEM) with EDS (microanalysis by X-ray), electron microprobe, and LAICPMS (laser ablation coupled to mass spectrometer) enabled a thorough qualitative and quantitative characterization. Cathodoluminescence imaging associated with microanalyses by WDS (microprobe) and LA-ICPMS allowed the distinction of three types of apatites; a) blue color, richer in rare earths; b) green color, richer in Sr and F; c) yellow color, richer in Na and F. Blue and green apatites occur commonly associated in mixed grains with blue apatite nucleus and greenish-colored borders. The electrokinetic studies on the pure apatite, calcite and dolomite in the absence and presence of sodium sulfosuccinate showed that this collector adsorbs in the three minerals and causes an increase in the absolute value of the negative charge of the zeta potential in the pH range of 2 to 10. The use of CO2 in the conditioning stage results in the reduction of the pulp pH to values near 4.8 and a reduction in the values of the negative charge for the carbonates. This is probably due to the increased dissolution of these minerals. In the infrared spectroscopy analyzes, bands of the sulfosuccinate hydrocarbon chains (2950 to 2800cm-1) were observed for the mineral samples after conditioning in the presence of air and of CO2. A diagnostic adsorption band (1725cm-1) was detected only for the apatite sample, under both conditions. Three different benchtop flotation conditions were tested. The best result in terms of P2O5 overall content and recovery were 38% of P2O5 in the final concentrate, with an overall P2O5 recovery near 47%. In this test, the apatite collector was sulfosuccinate, with air in the rougher stage, followed by cleaner and recleaner steps with addition of CO2 in the bubble generation system. In the other two trials, the content or recovery were lower. Surface analysis by the XPS technique (X-ray photoelectron spectroscopy) showed that the ratio of sulfur/carbon concentrations on the surface of the sample treated in the presence of CO2 was the same of that found in the standard sulfosuccinate, much higher than with the use of air. This indicates that the adsorption in the presence of CO2 is more concentrated than in an air atmosphere
Subject: Engenharia metalúrgica
Tecnologia mineral
Carbonatos
Flotação
Apatita
Catalão (GO)
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B3DGSH
Issue Date: 25-Apr-2018
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