Cinética de flotação de silicatos: macro e micro abordagem.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Braga, André Soares
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cinética; Flotação; Flotation kinetics; Induction time; Mechanical cells; Residence time distribution; Silicatos
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-10082021-145639/

Esta tese busca contribuir para a integração de aspectos macro e micro da cinética de flotação de silicatos, no contexto de dois circuitos industriais brasileiros: Cajati e Brucutu. A cinética do processo de flotação sofre influência de variáveis que atuam em micro escala (tempo de indução, ângulo de contato, tensão superficial, tamanho de bolhas) e em macro escala, como oferta de ar (surface bubble flux - Sb) e qualidade da mistura. Aspectos macro e micro do processo de flotação se integram de modo sinérgico no modelo cinético de primeira ordem, onde a recuperação metalúrgica (R) depende do tempo de residência (t) da polpa no interior da célula de flotação e também da constante cinética (k), que é função da oferta de ar (Sb) e da Eficiência de Coleta (Ek) de partículas minerais por bolhas de ar. No circuito industrial de Brucutu, o mineral que se deseja flotar (quartzo) apresentou elevado ângulo de contato (?=57°), baixo tempo de indução (?i=15ms) e adequada tensão superficial (?=51mN/m > tensão crítica de molhabilidade do quartzo, ?c), indicando alta probabilidade de coleta (Ek). Já no circuito industrial de Cajati, a polpa exibe tensão superficial (?=28mN/m) inferior à tensão superficial crítica de molhabilidade dos silicatos (?c = 35mN/m), destacando-se o mineral flogopita que exibe baixo ângulo de contato (?=12°) e ?i > 6.105ms, o que aponta para uma baixa Ek. O circuito de Brucutu opera com adequada dispersão de gás, exibindo na primeira célula rougher (Wemco#164) Jg = 1,0cm/s, D3,2 = 1,5mm, ?g = 14,4% e Sb = 40s-1. O circuito de Cajati, sob condições de N = 130min-1, opera com inadequada dispersão de gás, apresentando Jg = 0,7cm/s, D3,2 = 1,6mm, ?g = 8,0% e Sb = 26s-1 na primeira célula (Wemco#190) dobanco de flotação. A análise de distribuição de tempos de residência (DTR) para 1ª célula de cada banco de flotação resultou em: a) Brucutu: tempo médio (tm) de 4,6min e número de tanques ideais n = 1,2; enquanto que sua polpa passa pelo impelidor 4,6 vezes (nto); b) Cajati (sob uma rotação de N = 130min-1): tm = 4,2min, n = 2,4 e nto = 1,7, indicando menor probabilidade de coleta de partículas por bolhas de ar. Os resultados experimentais de recuperação metalúrgica em função do tempo mostraram adequada aderência aos modelos clássicos de cinética de 1ª ordem, tanto em escala industrial quanto em laboratório. A constante cinética (k) do circuito de Brucutu (0,10min-1) é 2,5 vezes a do circuito de Cajati (0,04min-1). Em relação ao tempo de residência médio total, em Brucutu tem-se 37,6min de flotação, enquanto Cajati observou-se apenas 16,8min. Utilizando-se valores experimentais de k e de Sb, foi possível estimar Ek de Brucutu como sendo 72% maior que Cajati. O sinergismo entre tm, Sb e Ek resulta numa recuperação de SiO2 em Cajati de 35,5% versus 99,2% em Brucutu. O desempenho inferior de Cajati se deve à flotação ocorrer em menor tempo, em um ambiente com menor oferta de ar e cinética mais lenta.