Estudos fundamentais e de concentração por flotação de partículas minerais finas e ultrafinas em amostras de lamas de minério ferro

Abstract

O aproveitamento de lamas de minério de ferro, material composto por partículas finas e ultrafinas (< 45 μm) das plantas industriais no Brasil e no mundo tem sido foco de diversos esforços, tanto do ponto de vista de estudos fundamentais quanto de caráter tecnológico. As alternativas possíveis para o tratamento incluem o aumento da distribuição de tamanho de bolhas na flotação buscando o aumento da probabilidade de colisão, e o desenvolvimento de novos reagentes dada a mineralogia complexa. Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da injeção de microbolhas de FAD (MBs-FAD) juntamente com as bolhas geradas nos sistemas convencionais, e aplicação de coletores alternativos do tipo amida-amina (F5530 e DPOMC), em substituição às aminas tradicionalmente empregadas na indústria (EDA-C), para avaliar a viabilidade de concentração de três lamas de minério de ferro aplicando flotação em coluna. Tem também por objetivo contribuir para o entendimento dos fenômenos interfaciais através de estudos fundamentais de interação destes novos coletores e minerais de hematita e quartzo através de medidas de potencial eletrocinético, ângulo de contato e tensão superficial. Foram estudadas amostras de lamas denominadas LFA, LFB e LFC (LFC-1). Apesar das LFA e LFB apresentarem características similares no que diz respeito à distribuição granulométrica e composição química e mineralógica, apenas com a LFA foi possível produzir concentrados de Fe com teores > 60%, SiO2 < 5% e 3% de Al2O3 e recuperação acima de 80%, quando foi utilizado o coletor do tipo amida-amina F5530 em substituição ao EDA-C, sem adição de depressor. Para LFC e LFC-1, dentre os coletores avaliados, aplicando 380 g/t de F5530 foi alcançadoconcentrados com 59% de teor de Fe, 8% de SiO2e 3% de Al2O3e recuperação de 66%,a partirdeuma amostra com 22%de Fe e 65% de SiO2.Os ensaios com a injeçãode MBs-FADatuando comoágua de diluição não apresentaram diferençaem termos de teor e recuperação deFe, comparado aos ensaiossem a injeção de MBs-FAD. A partir das medidas de tensão superficial, foiobservado que o DP-OMC (amida-amina) reduz menos a tensão superficialdaágua, comprovando quetem menos afinidadepela interface ar-líquido e, portanto, menor ação espumante, comparado ao F5530. Os resultados de potencial eletrocinético e ângulo de contato indicaram que os dois coletores do tipo amida-amina, sem adição de depressor, se adsorvem na superfície dos minerais quartzo e hematita devido a atração eletrostática e por ligações de hidrogênio, comprovado pela redução da carga superficial apresentada em pH de 8 a 10, além de apresentar ângulos de contato acima de 60º, o que confere hidrofobicidade. Com base na revisão da literatura e pelos resultados obtidos neste estudo, pode-se observar que a aplicação do coletor do tipo amida-amina em substituição às aminas amplamente empregadas na concentração de minério de ferro, associado a utilização na flotação em coluna, podem ser apontados como uma solução tanto do ponto de vista econômico quanto técnico para o tratamento de lamas de minério de ferro, que tem representado um dos maiores desafios da indústria mineral brasileira por décadas.

Recovery iron ore slimes, a material composed of fine and ultrafine particles (< 45 μm) from industrial plants in Brazil and around the world, has been the focus of several efforts, both from the point of view of fundamental and technological studies. Possible alternatives for treatment include increasing the size distribution of bubbles in flotation, seeking to increase the probability of collision, and the development of new reagents given the complex mineralogy. This work aims to evaluate the effect of injecting DAF microbubbles (MBs-DAF) together with the bubbles generated in conventional systems, and applying alternative collectors of the amide-amine type (F5530 e DPOMC), replacing the amines traditionally used in industry (EDA-C), to evaluate the feasibility of concentrating three iron ore slimes applying column flotation. It also aims to contribute to the understanding of interfacial phenomena through fundamental studies of the interaction of these new collectors and hematite and quartz minerals through techniques for measuring electrokinetic potential, contact angle and surface tension. Slimes samples called LFA, LFB and LFC (LFC-1) were studied. Although LFA and LFB have similar characteristics with regard to particle size distribution and chemical and mineralogical composition, only with LFA it was possible to produce Fe concentrates with contents > 60%, SiO2 < 5% and 3% Al2O3 and recovery above 80%, when the F5530 amide-amine collector was used to replace EDA-C, without adding a depressant. For LFC and LFC-1, among the collectors evaluated, applying 380 g/t of F5530, concentrates with 59% Fe content, 8% SiO2 and 3% Al2O3 and recovery of 66% were achieved, from a sample with 22% Fe and 65% SiO2. The tests with the injection of MBs-FAD acting as dilution water showed no difference in terms of Fe content and recovery, compared to the tests without the injection of MBs-FAD. From surface tension measurements it was observed that DP-OMC (amide-amine) reduces surface tension less, proving that it has less affinity for the air-liquid interface and, therefore, less foaming character compared to F5530. The electrokinetic potential and contact angle results indicated that the two amide-amine type collectors, without the addition of depressant, adsorb on the surface of the quartz and hematite minerals due to electrostatic attraction and hydrogen bonds, proven by the reduction in surface charge presented at pH of 8 to 10, in addition to having contact angles above 60º, which confers hydrophobicity. Based on the literature review and the results obtained in this study, it can be observed that the application of the amide-amine type collector to replace the amines widely used in the concentration of iron ore, associated with use in column flotation, can be identified as a solution from both an economic and technical point of view for the treatment of iron ore slimes, which has represented one of the biggest challenges of the Brazilian mineral industry for decades.