Estudos de separação de partículas grossas de quartzo por flotação

Abstract

A influência do tamanho de partícula na flotação de minérios tem sido objeto de diversos estudos que visam aprofundar o conhecimento sobre os mecanismos envolvidos nessa operação e aumentar a eficiência de separação nas faixas de tamanho superiores (grossos) e inferiores (finos) empregando novas técnicas e equipamentos. Aumentar os limites do tamanho de partícula possível de separação por flotação ainda constitui um desafio para a indústria de processamento mineral. A baixa recuperação atribuída às partículas grossas ocorre devido a problemas de capacidade de carregamento e transporte das bolhas, assim como ao baixo grau de liberação. Entre os benefícios atribuídos à flotação de partículas grossas estão a diminuição dos custos com cominuição e a redução da geração de partículas finas e ultrafinas, a qual em princípio resultaria em diminuição de perdas. Atualmente o equipamento mais utilizado para flotação de partículas grossas são as células mecânicas. Destaca-se também como alternativa as colunas de flotação operando com bias negativo. Esse sistema favorece a flotação de partículas grossas, pois alem de operar com um fluxo ascendente de liquido (maior arraste hidráulico das partículas), a redução da camada de espuma, juntamente com um ambiente de baixa turbulência característico de uma coluna de flotação, proporciona condições favoráveis para a flotação de partículas grossas. Já o processo de floto-elutriação tem se mostrado uma alternativa promissora para a recuperação de partículas grossas (+ 250 μm), pois além de operar com menores velocidades superficiais de gás, o que reduz significativamente a turbulência dentro da zona de coleta, diminuindo assim o desprendimento das partículas das bolhas durante a flotação (detachment), a floto-elutriação trabalha em fluxo contracorrente (água de elutriação), o que diminui a velocidade de sedimentação das partículas, aumentando assim o tempo de residência, e a probabilidade de colisão partícula/bolha. O objetivo do presente trabalho foi estudar a flotação de partículas grossas de quartzo em colunas de flotação e floto-elutriador. Os resultados obtidos na flotação em coluna mostraram que a recuperação das frações grossas foi fortemente influenciada pelo tamanho da bolha. A recuperação mássica de partículas na faixa de tamanho 300 μm > Dp > 212 μm aumentou em quase 20% quando o tamanho médio de bolha (D32) diminuiu de 2,66 para 1,37 mm. Já para partículas com tamanho na faixa de 425 μm > Dp > 300 μm a recuperação mássica aumentou aproximadamente 40 % para a mesma redução do tamanho de bolha. Na floto-elutriação, os resultados mostraram que o aumento da velocidade superficial do líquido produziu um ganho de recuperação (5,94% para 24,10%) quando o Jl aumentou de 0,63 para 1,05cm.s-1, já a variação da velocidade superficial do gás (Jg) não causou impacto relevante na recuperação, porém sua variação influenciou a flotação real, o que indica a existência de um ponto ótimo de operação.

The influence of particle size on ore flotation has been the object of several studies aimed at deepening the knowledge about the mechanisms involved and increasing the separation efficiency in the upper (coarse) and lower (fine) size ranges using new techniques and equipment. Increasing the possible particle size limits for flotation separation is still a challenge for the mineral processing industry. The low recovery attributed to coarse particles is due to problems of bubble carrying and transportability as well as the low degree of release. Among the benefits attributed to coarse particle flotation are reduced comminution costs and reduced fine and ultra fine particle generation, which would result in reduced losses. Currently the most widely used equipment for coarse particle flotation is mechanical cells, due to their high flotation kinetics. Also noteworthy are the flotation columns with negative bias. This system favors the flotation of coarse particles, as it operates with an upward liquid flow (Jl) (higher hydraulic particle drag), the reduction of the foam layer, together with a low turbulence environment characteristic of a flotation column, provides favorable conditions for flotation of coarse particles. The floto-elutriation process, on the other hand, has shown to be a promising alternative for coarse particle recovery (+ 250 μm), as it operates at lower gas surface velocities, which significantly reduces turbulence within the collection zone, thus reducing detachment of bubbles during flotation (detachment), floto-elutriation works in countercurrent flow (elutriation water), which decreases the sedimentation velocity of the particles, thus increasing the residence time, and the probability of particle / bubble collision. The objective of the present work was to study the flotation of coarse quartz particles in flotation columns and floto-elutriator. In column flotation, the recovery of coarse fractions was strongly influenced by bubble size. The results obtained in column flotation showed that the recovery of coarse fractions was strongly influenced by bubble size. The mass recovery of particles in the size range 300 μm > Dp > 212 μm increased by almost 20% when the mean bubble size (D32) decreased from 2.66 to 1.37 mm. For particles with size 425 μm> Dp> 300 μm the mass recovery increased approximately 40% for the same reduction in bubble size. In the floto-elutriation the results showed that the increase in the surface velocity of the liquid produced a recovery gain (5.94% to 24.10%) when the Jl increased from 0.63 to 1.05cm.s-1. The variation of the gas surface velocity (Jg) had no significant impact on the recovery, but its variation influenced the true flotation, which indicates the existence of an optimal point of operation.