Estudos de complexação dos íons Ca2+ e Mg2+ na flotação catiônica de minério de ferro.
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| Data de Publicação: | 2020 |
| Tipo de documento: | Tese |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositório Institucional da UFOP |
| Texto Completo: | http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/14047 |
Resumo: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. |
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Estudos de complexação dos íons Ca2+ e Mg2+ na flotação catiônica de minério de ferro.Beneficiamento de minérioFlotação catiônicaMinérios de ferroDolomitaÁcido cítricoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.Este trabalho teve por objetivo estudar a possibilidade de complexação dos cátions Ca2+ e Mg2+ e de seus produtos de hidrólise presentes em águas duras, provenientes tanto da adição de reagentes (cal) para controle de pH de polpas quanto da dissolução de carbonatos, na flotação catiônica de minério de ferro, contendo minerais carbonatados associados ao quartzo em sua ganga. Em uma primeira fase, foram realizados ensaios de microflotação em pH 10,5 com os minerais puros (quartzo, hematita e dolomita), usando amido de milho gelatinizado e acetato de eteramina (50% de grau de neutralização) na dosagem de 2,5 mg/L, determinada em estudos prévios. Os reagentes complexantes testados foram hexametafosfato de sódio, ácido cítrico e fluoreto de potássio. Para o entendimento da influência destes reagentes e do EDTA (ácido etilenodiamino tetra-acético, sal dissódico) sobre as cargas superficiais dos minerais (hematita, quartzo e dolomita), foram efetuadas medidas de potencial zeta dos mesmos condicionados somente com NaCl (1x10-3 mol/L) e com os complexantes mencionados anteriormente, mantendo a mesma força iônica (NaCl = 1x10-3 mol/L). O potencial zeta dos minerais diminuiu após o condicionamento com os complexantes, sobretudo com hexametafosfato de sódio, principalmente para a hematita e para a dolomita. Nos ensaios de solubilidade da dolomita com os complexantes, verificou-se que a ordem decrescente de contribuição para solubilização foi: EDTA > ácido cítrico > hexametafosfato de sódio. Ensaios de adsorção em pH 10,5 dos reagentes: amido, amina, EDTA e hexametafosfato de sódio (condicionados individualmente e simultaneamente) com o quartzo e hematita, seguido da determinação dos espectros infravermelhos a transformada de Fourier (reflectância difusa) confirmaram adsorção da amina sobre o quartzo (interações eletrostáticas) e do amido sobre a hematita (adsorção química) e que as possíveis espécies adsorvidas tanto no quartzo quanto na hematita foram o Ca2+, Mg2+, Mg(OH)+ e Mg(OH)2. Nos espectros infravermelhos tanto do quartzo quanto da hematita condicionados com MgCl2, seguido de condicionamento com EDTA / hexametafosfato de sódio, não foi identificada a presença da espécie Mg(OH)2 em suas superfícies, comprovando a eficácia da complexação dos íons Mg2+. Nos ensaios de flotação em bancada efetuados com amostra de itabirito quartzoso (44,7% Fe e 31,8% SiO2) com adição simultânea de íons Ca2+ e Mg2+, verificou-se aumento tanto da recuperação em massa quanto metalúrgica de Fe e consequente diminuição do teor de Fe e aumento do teor de SiO2 nos concentrados obtidos. O emprego de EDTA (1080 g/t) após o condicionamento do minério, com concentração total dos íons Ca2+ e Mg2+ igual a 300 g/t, restabeleceu a seletividade do processo: os teores de Fe e SiO2 no concentrado foram de 63% e 4%, respectivamente), que são similares aos resultados dos ensaios sem a presença desses íons na polpa. Ensaios com itabirito quartzoso e dolomítico, artificial, por planejamento fatorial de experimentos com réplica, avaliaram os seguintes fatores: tempo de agitação da polpa antes da adição de reagentes (0 e 15 minutos), proporção de dolomita no minério (2,5 % e 10%), dosagem de amido (200 e 400 g/t) e dosagem de amina (50 e 150 g/t). De modo geral, obtiveram-se teores de SiO2 de 9% a 23%, teores de Fe de 44% a 58% e índice de seletividade (I.S.) de 2,5 a 6,0. Os melhores resultados com os complexantes foram obtidos com seu uso na proporção de EDTA : cátions = (0,6 : 0,9) e hexametafosfato de sódio : cátions (0,5: 0,8). Para 10 mg/L de íons totais (Ca2+ + Mg2+), os resultados foram: 52% Fe, 9,4% SiO2, 4,4% CaO e 2,3% MgO (EDTA = 82 mg/L); 57% Fe, 9,2% SiO2, 1,7% CaO e 1% MgO (hexametafosfato de sódio = 120 mg/L), com mesmo índice de seletividade (I.S. = 5,8).This work aimed to study the possibility of complexing Ca2+ and Mg2+ cations and their hydrolysis products present in hard water, both from the addition of reagents (lime) for pulps pH control and from carbonates dissolution, in cationic flotation of iron ore, containing carbonated minerals associated with quartz in its gangue. In a first phase, microflotation tests were carried out at pH 10.5 with pure minerals (quartz, hematite and dolomite), using gelatinized corn starch and etheramine acetate (50% neutralization degree) at a dosage of 2.5 mg/L, determined in previous studies. The complexing reagents tested were sodium hexametaphosphate, citric acid and potassium fluoride. In order to understand the influence of these reagents and EDTA (disodium ethylenediaminetetraacetic acid) on the surface charges of minerals (hematite, quartz and dolomite), measurements of the zeta potential of the same ones conditioned with NaCl (10-3 M) and with the complexing reagents previously mentionated, maintaining the same ionic strength (10-3 M). The zeta potential of minerals decreased after conditioning with complexing agents, especially with sodium hexametaphosphate, mainly for hematite and dolomite. In the dolomite solubility tests with the complexants tested, it was found that the solubilization decreasing order was EDTA > citric acid > sodium hexametaphosphate. Adsorption tests at pH 10.5 of the reagents starch, amine, EDTA and sodium hexametaphosphate, conditioned individually and simultaneously with quartz and hematite, followed by determination of infrared spectra by Fourier-transform infrared spectroscopy – FTIR (diffuse reflectance), confirmed amine adsorption on quartz (electrostatic interactions), starch adsorption on the hematite (chemical adsorption), and that the possible species adsorbed on both quartz and hematite were Ca2+, Mg2+, Mg(OH)+ and Mg(OH)2. In the infrared spectra of both quartz and hematite conditioned with MgCl2, followed by conditioning with EDTA / sodium hexametaphosphate, the presence of the Mg(OH)2 species on their surfaces was not identified, proving the effectiveness of the Mg2+ ions complexation. In the batch flotation tests performed with a sample of siliceous itabirite (44.7% Fe and 31.8% SiO2) with simultaneous addition of Ca2+ and Mg2+ ions, it was found an increase in both mass recovery and metallurgical Fe recovery and consequent decrease of Fe content and increase of SiO2 content in the obtained concentrates. The use of EDTA (1080 g/ton) after ore conditioning, with a total concentration of Ca2+ and Mg2+ ions equal to 300 g/ton, restored the process selectivity: the levels of Fe and SiO2 in the concentrate were 63% and 4%, respectively), which are similar to the test results without the presence of these ions in the pulp. Tests with artificial dolomitic quartz itabirite, using statistical factorial planning of experiments, evaluated the following factors: pulp agitation (conditioning) time before adding reagents (0 and 15 minutes), dolomite proportion in the ore (2.5 % and 10%), starch dosage (200 and 400 g/ton) and amine dosage (50 and 150 g/ton). In general, were obtained concentrates with SiO2 contents from 9% to 23%, Fe contents from 44% to 58% and selectivity index, S.I., from 2.5 to 6.0. The best results with the complexing agents were obtained with its use in the proportion of EDTA: cations = (0.6: 0.9) and sodium hexametaphosphate: cations (0.5: 0.8). For 10 mg/L of total ions (Ca2+ + Mg2+), the results were 52% Fe, 9.4% SiO2, 4,4% CaO and 2,3% MgO (EDTA = 82 mg/L), 57% Fe, 9.2% SiO2, 1,7% CaO and 1% MgO (sodium hexametaphosphate = 120 mg/L), with the same selectivity index (S.I. = 5.8).Lima, Rosa Malena FernandesLima, Rosa Malena FernandesMonte, Marisa Bezerra de MelloLima, Neymayer PereiraBrandão, Paulo Roberto GomesLeão, Versiane AlbisCruz, Daniel Geraldo da2021-12-01T22:54:13Z2021-12-01T22:54:13Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfCRUZ, Daniel Geraldo da. Estudos de complexação dos íons Ca2+ e Mg2+ na flotação catiônica de minério de ferro. 2020. 142 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mineral) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/14047http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 05/11/2020 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOP2021-12-01T22:54:22Zoai:repositorio.ufop.br:123456789/14047Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332021-12-01T22:54:22Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false |
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