Flotação de Fosfatos

Na flotação de apatitas, utilizam-se ácidos graxos com diferentes tamanhos de cadeias hidrocarbônicas, e que se adsorvem através do processo de quimissorção, formando um sal de ácido carboxílico na superfície da apatita.

Minerais levemente solúveis, como a apatita, calcita, dolomita e barita são caracterizados por suas solubilidades moderadas, que são menores que as solubilidades dos minerais tipo halita e silvita, e muito superiores às dos óxidos e silicatos. A solubilidade de um mineral é extremamente importante para a flotação, uma vez que essa característica determina a composição química da fase aquosa e a carga de superfície das partículas. As reações entre as espécies dissolvidas e os reagentes de flotação serão então diretamente afetadas por esses fatores.

PECK et al. (1966) propuseram quimissorção de ácidos graxos, ou seus sais, na fluorita e barita, através da substituição dos respectivos ânions da rede cristalina por íons oleato. Sendo a apatita e calcita minerais com características de superfície como os minerais estudados por PECK et al. (1966), é provável que os mesmos mecanismos sejam válidos para eles.

As diferentes estruturas e composições das apatitas fazem com que a adsorção dos ácidos graxos seja bastante variada. Dentre os fatores que afetam a adsorção de coletores e conseqüentemente a flotação são (HANNA e SOMASUNDARAN, 1976):

Propriedades de superfícies do mineral, incluindo características, composição química e estrutura cristalina;

Características do coletor, assim como grupos funcionais, comprimento da cadeia carbônica e concentração;

Composição íon-molecular da fase aquosa a qual depende de outras propriedades relevantes da solução como temperatura, pH, força iônica e presença de várias espécies minerais dissolvidas e seus produtos de reação bem como os íons do coletor em solução.

Na flotação catiônica reversa, os silicatos (ganga) são flotados em torno do pH neutro usando amina. Na flotação aniônica reversa ocorre a flotação de minerais carbonáticos por coletor aniônico em pH ácido e deprimem-se os fosfatos (TANAKA et al., 1988).

Os ácidos graxos e as aminas são os coletores mais usados na flotação direta e reversa de minérios fosfáticos, respectivamente. Outros tipos de coletores também são usados para a flotação de fosfatos, como mostrado na tabela III.2.

TABELA III.2: Reagentes empregados como coletores na flotação de fosfatos (SIS et al., 2003)

Mineral Flotado Ionicidade Coletor

Aniônico Ácido Oléico

Ácido Graxo Dodecil fosfato de sódio

Sulfonato de sódio Dodecil sulfato de sódio

Sulfonato etoxilato Fosfato Etoxilato

Hidroxamato

Sulfossuccinamato, sulfossuccinato

Catiônico Armac T (amina)

Acetato de amina graxa

Anfotérico Sarcosinato de sódio

Atrac 1562 (amida)

Aniônico Ácido Graxo

Ácido graxo sulfonato Dodecil fosfato de sódio

Éster fosfórico Éster fosfórico etoxalato

Anfotérico Ácido Aminopropiônico

Imadazolina carboxietil

Catiônico Amina

Não iônico Octilfenol etoxilato

Anfotérico Ácido Aminopropiônico

Fosfato/ Apatita

Carbonatos

Quartzo

Os tipos mais comuns de coletores aniônicos são os ácidos graxos de cadeia longa e seus sais, ácidos oléicos e oleato de sódio. Dois coletores, o sulfosuccinato e o

sulfosuccinamato foram testados por PINTO et al. (1991) na presença e ausência de

oleato do sódio para avaliação da cinética de flotação da apatita.

Hidroxamato foi escolhido como o coletor por ASSIS et al. (1996) com o objetivo da flotação dos óxidos do ferro e de minerais de titânio e misturas sintéticas de alguns

minerais puros. Os autores propuseram que a seletividade do coletor depende da solubilidade dos minerais. Um estudo recente de MILLER et al. (2001) mostra que uma eficiência elevada da flotação e uma excelente seletividade poderiam ser conseguidas num único estágio de flotação dos minérios da Florida quando o surfactante hidroxamato foi usado como o coletor.

No caso brasileiro de reservas de origem ígnea, a complexidade da separação entre carbonatos – calcita e dolomita – e apatita, está relacionada às similaridades das propriedades interfaciais desses minerais. Verifica-se que em pH alcalino onde se realiza a flotação de apatita, as cargas superficiais desses minerais são bastante negativas e próximas à da apatita.

Um coletor anfotérico pertencente à família dos sarcosinatos, foi introduzido com sucesso na planta da Bunge em Cajati. Este coletor provou ser seletivo para este minério. O nível de adição do depressor, amido de milho, foi reduzido a 100 g/t. A flotação reversa dos silicatos, seguida pela flotação da apatita, é danificada pela flotabilidade baixa de alguns silicatos com amina, especialmente vermiculita.

O amido de milho é o depressor de ganga utilizado na flotação de minérios ígneos em todos os concentradores brasileiros. O critério de seleção do tipo de amido a ser utilizado está baseado mais no custo que na qualidade do produto. O amido é produzido através de produtos alimentícios como milho, batata, mandioca, trigo e arroz. É constituído pela condensação de moléculas -glicose. A maioria dos amidos é constituída de dois polímeros: a amilose e a amilopectina. A amilose é um polímero linear no qual as unidades da glicose se ligam pelas posições 1 e 4, através de pontes de hidrogênio. A amilopectina é um polímero ramificado, com as ligações ocorrendo nas posições 1-4 e 1-6. Em geral, os amidos são constituídos de 10 a 25% de amilose e 75 a 90% de amilopectina. A tabela III.3 lista os depressores mais usados na flotação de minerais levemente solúveis.

TABELA III.3: Depressores usados na flotação de minerais levemente solúveis (SIS et al., 2003)

Mineral a ser deprimido Depressor

Sulfato de Alumínio Sulfato de sódio Ácido fluorosilícico Carbonato/Bicarbonato de sódio Ácido Sulfúrico Ácido Fosfórico Tripolifosfato de sódio Ácido difosfônico Amido Silicato de Sódio Ácido hidrofluórico Goma arábica Amido Polissacarídeos

Polímeros sulfonato aromático Ácido cítrico

Quartzo Silicato de sódio

Fosfato/ Apatita

Carbonatos

A flotação aniônica direta, com posterior limpeza do concentrado por flotação catiônica reversa, é o esquema mais comum na separação sílica/fosfato. No Brasil, as plantas operam por flotação aniônica com diversos estágios de limpeza.

3.7.Exemplos de Processos Aplicados para Redução do Teor de Fósforo