Propriedades de espuma no desempenho da flotação catiônica reversa de minério de ferro
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Froth properties on the performance of cationic reverse flotation of iron ore
Primeiro orientador
Membros da banca
Marcos Gomes Vieira
Carlos Alberto Pereira
Rodrigo Oscar de Albuquerque
Afonso Henriques Martins
Carlos Alberto Pereira
Rodrigo Oscar de Albuquerque
Afonso Henriques Martins
Resumo
A flotação catiônica reversa tem sido amplamente utilizada na concentração de minérios de ferro. A eficiência do processo depende fortemente das características da fase espuma, que por sua vez é função do sistema de reagentes químicos utilizados. Espumantes são surfactantes responsáveis pelo controle das propriedades da espuma através da redução da tensão superficial da água, prevenção da coalescência de bolhas e estabilização da espuma. Coletores e modificadores têm funções distintas, mas interferem também nas propriedades da espuma interagindo com os espumantes e/ou atuando nas diversas interfaces do processo. O objetivo deste trabalho foi investigar a influência dos reagentes nas propriedades de espuma da flotação catiônica reversa de minério de ferro, através de estudos simulando as interações nas interfaces bifásica líquido-gás e trifásica líquido-sólido-gás, via ensaios fundamentais e aplicados. Eteraminas acumulam as funções de coletor e espumante na flotação catiônica reversa de minério de ferro. Suas formas estruturais eterdiamina e etermonoamina possuem características específicas que induzem efeitos distintos na formação e estabilidade da espuma, justificando a diferença de seletividade entre elas. Resultados demonstram que a eterdiamina apresenta melhor flotabilidade do quartzo puro em ensaios de microflotação, para ambas as concentrações e valores de pH avaliados. Comparando-se com etermonoamina, valores superiores de seletividade foram encontrados com a eterdiamina na flotação de um minério de ferro em experimentos de bancada. Essa superioridade está relacionada à maior recuperação metalúrgica da eterdiamina atribuída ao menor arraste hidrodinâmico (entrainment) das partículas finas de hematita, provocado pela formação de espumas mais secas e estáveis, superando a vantagem da etermonoamina em relação à geração de bolhas menores. Além disso, a combinação de reagentes espumantes específicos às eteraminas potencializaram o desempenho da flotação através de melhoria na seletividade. A substituição parcial das eteraminas por espumantes, normalmente mais baratos, apresenta melhor custo e benefício, entretanto a combinação entre a eterdiamina e a etermonoamina apresentou os melhores resultados.
Abstract
Reverse cationic flotation has been widely utilized in the concentration of iron ores. The efficiency of the process strongly depends on the characteristics of the froth phase which is function of the used system of chemical reagents. Frothers are surfactants responsible for the control of the froth properties by the reduction of the water surface tension, prevention of bubbles coalescence and froth stabilization. Collector and modifying agents perform different functions, but they also interfere on the froth properties interacting with frothers and acting at the different interfaces of the process. The objective of this study is to investigate the influence of reagents on the froth properties of the reverse cationic flotation of iron ore, by means of studies simulating the two-phase liquid-gas and three phase liquid-solid-gas interfaces, using fundamental and applied experiments. The structural formulas etherdiamine and ethermonoamine possess characteristics that induce distinct effects on froth formation and stability, justifying the difference in selectivity. The results demonstrated that etherdiamine imparts better floatability of pure quartz in microflotation tests at both concentrations and pH levels evaluated. In comparison with ethermonoamine, higher selectivity levels were achieved with etherdiamine in bench scale flotation of an iron ore. This superior performance was attributed to the greater metallurgical recovery of etherdiamine attributed to the lower hydrodynamic entrainment of fine hematite particles, caused by the formation of drier and more stable foams, overcoming the advantage of ethermonoamine to generate smaller bubbles. Besides that, there is a wide diversity of reagents that act exclusively as frothers. The combination of etheramine-specific frothers reagents potentiated flotation performance through improved selectivity. The replacement of etheramine by frothers, normally cheaper, presents better cost and benefit, however the combination between etherdiamine and ethermonoamine showed the best results.
Assunto
Engenharia de minas, Tecnologia mineral, Flotação por espuma, Espuma, Minérios de ferro, Flotação
Palavras-chave
Espumas de flotação, Flotação catiônica reversa, Eteraminas, Espumas bifásicas, Espumas trifásicas, Espumantes, Minério de ferro