Concentração rougher de lamas de minério de ferro por flotação catiônica reversa com uso de coletor do tipo amidoamina

Abstract

O trabalho apresenta um estudo de flotação reversa de lama de minério de ferro em etapa rougher com novos coletores catiônicos do tipo amido-aminas, sem uso de depressor. No atual contexto, a pesquisa para desenvolvimento tecnológico no setor mineral tem empregado maior esforço para aumentar a recuperação de ferro nas usinas de beneficiamento, utilizando práticas de concentração mineral em lamas e rejeitos dispostos em barragens, com teores consideráveis de ferro. O trabalho teve como objetivo geral avaliar a concentração de uma amostra de rejeito da deslamagem de minério de ferro por flotação catiônica reversa em dois tipos de coluna, convencional reta (CCR) e de três produtos (C3P). Os objetivos específicos foram a caracterização da amostra de lama, avaliação de três tipos de coletores amido-aminas (Flotinor 5530, Flotinor 16939 e Flotinor 16988) na flotação em bancada com célula mecânica, avaliação dos parâmetros operacionais na flotação em célula mecânica de bancada, e avaliação dos parâmetros operacionais em coluna convencional reta (CCR) e coluna de três produtos (C3P). As metas técnicas da concentração rougher foram estabelecidas pela obtenção de um concentrado (não flotado) com teor acima de 48% Fe, e rejeito (flotado) com teor abaixo de 15% Fe, de forma a possibilitar a concentração cleaner do concentrado em etapa posterior, e viabilizar o reuso do rejeito. A lama proveniente do overflow da deslamagem de uma usina de concentração do Quadrilátero Ferrífero, apresenta como principais minerais a hematita, goethita, quartzo e caulinita. Análises químicas do material indicaram 41% Fe, 24% sílica, 7% alumina e 8% PPC, com 82% passante em 45 µm, 55% passante em 12 µm. A lama apresentou área superficial específica de 12980 cm²/g. Em laboratório, foram desenvolvidos ensaios em escala de bancada (célula mecânica) e em sistemas contínuos de coluna convencional reta (CCR) e de três produtos (C3P) de 1”. Foram utilizados atrição e condicionamento de alta intensidade (CAI) como técnicas de preparação da polpa de ultrafinos antes da flotação. Nos ensaios de bancada, foram obtidos concentrados rougher entre 46-54% Fe, com recuperação mássica entre 40-60%, e metalúrgica entre 60-75%, e rejeitos na faixa 23-33% Fe. Em coluna, foram obtidos concentrados ferrosos com teores acima de 48% Fe, com recuperação mássica e metalúrgica de respectivamente 73% e 91%, e rejeitos com teores abaixo de 15% Fe. Os melhores resultados foram obtidos com o coletor Flotinor 16939, indicando sua seletividade para as lamas, ricas em caulinita, sem uso de amido como depressor. Os melhores resultados, atendendo às metas técnicas propostas foram obtidos em coluna otimizando as varíaveis relativas à concentração de sólido na flotação, parâmetros de velocidade superficial (Jg e Jw1), dosagem de coletor, e uso de espumante auxiliar. Com a coluna de três produtos, usando o Flotinor 16939, foram obtidos concentrados silicosos com teores de ferro até abaixo de 10%, devido a rejeição de partículas portadoras de ferro destinadas ao terceiro produto (drenado). Os estudos realizados em coluna convencional reta (CCR) com o coletor Flotinor 16939 também atingiram as metas de teores dos concentrados ferrosos e silicosos. Os resultados obtidos indicam o potencial da técnica de produção de concentrados rougher de lamas de minério de ferro utilizando colunas de flotação e coletor amido-aminas.

This work presents a study of rougher reverse flotation of iron ore slimes with new amide-amine type cationic collectors without the use of a depressant. In the current context, research for technological development in the minerals sector has put more effort into increasing iron recovery in processing plants, using mineral concentration practices in slimes and old tailings, with considerable iron content. The overall objective of this work was to evaluate the concentration of an iron ore deslaming tailings sample by reverse cationic flotation in two types of columns, conventional column cell (CCC) and three-product column (C3P). The specific objectives were characterization of the slime sample, evaluation of three types of amido-amine collectors (Flotinor 5530, Flotinor 16939, and Flotinor 16988) in bench flotation with a mechanical cell, evaluation of the operational parameters in bench flotation in a mechanical cell, and evaluation of the operational parameters in a conventional column cell (CCC) and three-product column (C3P). The technical goals of the rougher concentration were established by obtaining a ferrous concentrate (not floated) with Fe content above 48%, and a siliceous concentrate (floated) with Fe content below 15%, in order to enable the cleaner concentration of the ferrous concentrate at a cleaner stage, and to reuse of the tailings (siliceous concentrate). The slime from the overflow of the deslaming of a concentration plant of Quadrilátero Ferrífero presents as main minerals the hematite, goethite, quartz and kaolinite. Chemical analysis of the material indicated 41% Fe, 24% silica, 7% alumina and 8% LOI, with 82% passing 45 µm, 55% passing 12 µm. The slime had a specific surface area of 12980 cm²/g. In the laboratory, tests were developed at bench level (mechanical cell) and in continuous systems of 1" conventional column cell (CCC) and three-product (C3P). Scrubbing and high intensity conditioning (HIC) were used as techniques to prepare the ultrafine slime to flotation. In bench tests, rougher concentrates between 46-54% Fe were obtained, with mass recovery between 40-60%, and metallurgical recovery between 60-75%, and tailings in range 23-33%. In column tests, ferrous concentrates with contents above 48% Fe were obtained, with mass and metallurgical recovery of 73% and 91%, respectively, and tailings (siliceous concentrates) with contents below 15% Fe. The best results were obtained with the Flotinor 16939 collector, indicating its selectivity for the slime, with high amount of kaolinite, without the use of starch as a depressant. The best results, meeting the proposed technical goals, were obtained in column were obtained by optimizing the variables related to flotation solid concentration, surface flow parameters (Jg and Jw1), collector dosage, and use of auxiliary frother. With the three-product column, using Flotinor 16939, siliceous concentrates with iron contents even below 10% were obtained, due to the rejection of iron-bearing particles destined for the third product (drained). The studies carried out in conventional column cell (CCC) with the Flotinor 16939 collector also reached targets for the content of iron and siliceous concentrates. The results obtained indicate potential of the technique of producing rougher concentrates from iron ore slimes using flotation columns and amide-amine collector.