Estudo eletrocinético e de flotabilidade do pirocloro com coletores aniônicos e catiônico na presença de íons de cálcio e magnésio

• Autor(a) principal: André Luiz Alvarenga Santos
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/58550; https://orcid.org/0000-0001-6764-2014
• topic: Nióbio; PHREEQC; Coletor aniônico; Purificação/desativação de superfície; Potencial zeta; Adsorção; Engenharia de minas; Tecnologia mineral; Niobio; Água - Reutilização; Lixiviação; Eletrólitos; Adsorção; Termodinâmica; Superfície

O reuso de água se impõe na indústria mineral, entretanto, a sua recirculação afeta as características físico-químicas da água de processo. O foco deste trabalho é a investigação da alteração do potencial zeta do pirocloro na presença de eletrólitos e a avaliação de sua flotabilidade com coletores aniônicos e catiônico em um cenário de reuso de água. Uma amostra de concentrado de minério de nióbio com presença de finos (-38m < 2,5%) e composta por 61,8% (Nb2O5), 16,5%(CaO), 7,19%(TiO2), 6,30% (Na2O), tendo o pirocloro como mineral portador de Nb e teor de 91,9% foi utilizada nesse trabalho. Métodos de dessorção por solventes com diferentes polaridades, lixiviação ácida e tratamento térmico foram utilizados para purificação/desativação da superfície hidrofobizada da amostra. A associação de lixiviação ácida (HCl 0,1mol/L, 70°C, 120min, 20g/L e 300rpm) e tratamento térmico (300°C, 120min e 5g/cadinho) reduziu a flotabilidade da amostra em 94% o que foi considerado adequado para estudos fundamentais. Medidas de potencial zeta foi avaliado na presença de Ca e Mg associados a íons cloreto e sulfato, em uma ampla faixa de concentração, e combinadas com simulação termodinâmica no PHREEQC para determinação da especiação dos sistemas. Íons Ca e Mg alteram a curva potencial zeta do pirocloro sem provocar alterações no pHPIE que ocorre entre 2,9 e 3,1. A formação de precipitados de Mg(OH)2 e de hidroxicomplexos dos metais contribuem para a reversão do potencial zeta da amostra. Abaixo do limite de solubilidade dos sais de Ca e Mg, o potencial zeta independe dos ânions de origem dos cátions metálicos. Estudos de microflotação foram realizados com a amostra -212+53m em tubo de Hallimond de 370mL utilizando os coletores Acetadiamin T50 (amina – 3,125-50mg/L), Aero 6493 (hidroxamato 12,5-200mg/L), Aero 845 (sulfosuccinato, 3,125-50mg/L) e NaOL (ácido graxo, 12,5-200mg/L) na presença e ausência de eletrólitos (200mg/L Ca e 100mg/L Mg). Os pH’s 2; 3,1; 6 e 10 foram selecionados para a microflotação por representarem regiões distintas na curva de potencial zeta do pirocloro. Adotou-se os tempos de condicionamento de 3 min (eletrólito/água destilada), 3 min (coletor) e 1 min (coleta) e aplicou-se vazão de N2 de 20mL/min. Em pH 2 a presença do eletrólito eleva a flotabilidade de 60 para 80% com a amina (25mg/L). Em contrapartida, em pH’s superiores o eletrólito é prejudicial à flotabilidade para concentração do coletor inferior a 6,25mg/L. A redução de COT e NT e as bandas 1365cm-1 (CH3), 1280cm-1 e 1216cm-1 (C-N alifático) no FTIR evidenciam a presença do coletor na amostra. O eletrólito é deletério à flotabilidade de pirocloro com Aero 6493 e requer concentrações mais elevadas para se atingir os mesmos patamares obtidos na ausência de Ca e Mg. O surgimento da banda 970cm-1 e o deslocamento da banda 1378 para 1365cm-1 sugere a formação de ligações químicas envolvendo C-O, N-O e OH de NOH. O coletor a base de sulfosuccinato apresenta melhor desempenho na presença de eletrólitos em pH 2 e 3,1 elevando a flotabilidade 60-70% para 90%. Entretanto, em pH 6 e 10 não houve flotação e não foram observadas alterações no FTIR na região das sulfonas e dos sulfóxidos que evidenciassem a adsorção química do coletor. O pH 6 é considerado ótimo para a flotabilidade de pirocloro com NaOL. A precipitação de CaOL (pH 10) reduz a flotabilidade de 85% para 52% (100mg/L). Contudo, a repulsão eletrostática entre o oleato e a superfície do pirocloro, na ausência de eletrólito reduz a flotabilidade do pirocloro de 67% para 26% (100mg/L). O surgimento das bandas 1572 e 1536 como desdobramento da banda 1559cm-1 que representa alongamento assimétrico –COO-, sugere o mecanismo de adsorção química do coletor no pirocloro.