UTILIZAÇÃO E REAPROVEITAMENTO DAS AMINAS

As éter-aminas são reagentes de grande importância no processo de concentração mineral, mas apresentam custo elevado. Estima-se que aproximadamente 6.000 toneladas de derivados de amina sejam utilizadas anualmente no Brasil em processos de flotação de minerais (NEDER, 2005). Segundo BATISTELI (2007), a mineradora Samarco utiliza, aproximadamente, 1.500 toneladas de éter-aminas por ano, para uma produção de 16 milhões de toneladas de concentrado por ano, o que, de acordo com a Figura 3.6, representou 48% dos gastos totais com reagentes da referida empresa em 2006 (BATISTELI e PERES, 2008; BATISTELI, 2007).

De acordo com PERES et al. (2000), dependendo da composição do minério e da qualidade desejada do concentrado, geralmente são utilizados de 20 a 200g de éter-aminas por tonelada de minério que alimenta o processo de flotação. Segundo BATISTELI (2007), alguns fatores propiciaram a redução do consumo de aminas pela Empresa Samarco entre os anos de 2005 e 2007, de 1.755 para 1.520t/ano, mesmo havendo um aumento nas metas de produção de concentrado para o ano de 2007. Podem-se destacar os seguintes fatores: • alterações de circuitos;

• aumento do volume de flotação com acréscimo de novas células mecânicas;

• alteração na relação éter-monoamina versus éter-diamina a partir de setembro de 2006, sendo substituída a proporção de 75% de éter-monoamina e 25% de éter-diamina por 25% e 75% respectivamente;

• controle da dosagem a partir da análise da concentração de éter-amina residual presente nos rejeitos da flotação;

• conhecimento dos valores de concentração de éter-amina residual presente na água em cada ponto do rejeito a partir do início do trabalho realizado por BATISTELI (2007).

20 Figura 3.5. Percentual de desembolso por insumo de uma mineradora de MG. (Fonte: BATISTELI, 2007).

Outra alternativa para reduzir o custo com os coletores, bem como reduzir o descarte deste composto no meio ambiente, é avaliar a possibilidade de reutilizar as éter-aminas contidas na água do rejeito de flotação como coletor para nova flotação de minério de ferro.

Em 1977, BAHR estudou a concentração de aminas em efluentes provenientes da flotação. Os estudos encontrados normalmente na literatura envolvem a reutilização das aminas em solução para uma nova flotação de minério de ferro (REIS, O. B., 2004; STAPELFELDT et

al., 2002; OLIVEIRA et al.,1996).

OLIVEIRA et al. (1996) apresentaram o primeiro trabalho realizado no Brasil visando a recuperação da amina residual adsorvida na sílica da polpa de rejeito ou contida na água flotada. O trabalho foi realizado com a água do rejeito final rougher, da coluna de flotação da planta industrial da Mina do Pico, em Itabirito - MG, pertencente à MBR. Testes preliminares de flotação utilizando Amidex como depressor e a dodecil-amina contida nos filtrados recuperados dos rejeitos como coletores, numa dosagem correspondente à utilizada industrialmente, apresentaram baixa recuperação. Mas, os testes de flotação utilizando os filtrados do rejeito final rougher como água de diluição para a preparação das soluções de amina, apresentaram bons resultados. Após os testes de adsorção, realizados com amostras de quartzo de elevada pureza, colocou-se esse mineral recuperado em contato com 100ml de água sob agitação por 10 minutos, em duas diferentes condições de pH, 4,0 e 6,4. A suspensão foi filtrada e o filtrado analisado para a determinação da quantidade de

21 dodecil-amina dessorvida. Os resultados indicaram que mais de 60% da dodecil-amina adicionada para recobrir o quartzo, pode ser recuperada.

Testes realizados internamente na Samarco Mineração com a água do rejeito de uma das quatro linhas da flotação convencional, objetivando verificar a influência da amina contida na água de rejeito no desempenho da flotação, concluíram que a água do rejeito não tem influência nos teores de sílica do concentrado e que a amina presente nesta água não é significativa para justificar o seu reaproveitamento na flotação convencional. (MANGABEIRA e TURRER, 2000)

Entretanto, resultados significativos foram obtidos por STAPELFELDT et al. (2002) que realizou testes de flotação em bancada com várias dosagens de coletor e a água do rejeito destes ensaios foi reutilizada em ensaios de flotação subseqüentes. Os resultados indicaram que 50% da amina que é descartada junto ao rejeito podem ser reaproveitadas para outro processo de flotação. Assim, as aminas que atualmente são descartadas nas barragens de rejeitos, podem ser reaproveitadas, possibilitando uma redução significativa no consumo do coletor sem que ocorram perdas na recuperação e na qualidade do concentrado final e também menor dano ao meio ambiee.

BATISTELI (2007) mostrou que é possível reutilizar a amina residual do rejeito da flotação catiônica reversa do minério de ferro através da recirculação da água. Mas, para que essa reutilização seja otimizada, a água do rejeito não deve conter grandes quantidades de partículas ultrafinas em suspensão, as quais podem prejudicar os resultados da flotação. Segundo este autor, os ganhos relacionados ao reaproveitamento dependem da quantidade de amina residual, da quantidade disponível de água e do volume a ser empregado para alimentar o ponto onde se deseja recuperar a amina. Neste mesmo estudo, BATISTELI (2007) não obteve resultados satisfatórios com os testes de dessorção das aminas, mesmo trabalhando com faixas de pH semelhante ao da polpa de rejeito e em faixa ácida de pH. Foi recomendado monitorar a concentração de amina residual presente na água do rejeito para otimizar o consumo desse reagente, pois, elevadas concentrações de amina nessas águas sugere uma dosagem excessiva de amina no início do processo de flotação.

22 Estudos realizados por TEODORO et al. (2004) mostraram a possibilidade de remoção das aminas através da adsorção em zeólitas, seguidas da dessorção dos produtos adsorvidos e seu possível reuso. Zeólitas são aluminosilicatos de metais alcalinos e alcalinos terrosos que, devido ás suas características físicas, possuem propriedades ímpares como troca iônica, adsorção e hidratação/desidratação.

A vermiculita expandida também é uma opção de material adsorvente que possui propriedade de troca iônica, semelhante às zeólitas e algumas argilas, que pode se utilizada para a remoção de compostos orgânicos poluentes e na purificação de águas residuárias contendo sais dissolvidos (ANDRADE et al., 2002).

O caulim é o nome comercial da argila branca ou quase branca, constituída principalmente de caolinita, sendo um material argiloso, com baixo teor de ferro e de cor branca. Mesmo não possuindo histórico de aplicação como material adsorvente, este material apresenta características que permitem testá-lo para esta finalidade como área superficial e capacidade de troca catiônica (ANDRADE et al., 2002).

Diante das propriedades da zeólita, natural e modificada, vermiculita e do resíduo de caulim, ANDRADE et al. (2002) testaram a capacidade de recuperação de aminas coletoras e a percentagem de recuperação após 3 e 28 horas de contato com cada um dos sólidos, para os valores de pH de 7,8 e 9,9, utilizando espectroscopia de infravermelho. A adsorção de amina foi constada em todos os minerais e para todas as condições analisadas. Para o pH de 7,8, a quantidade de amina adsorvida variou de 1,12 a 1,93x10-4g.m-2 e a média de recuperação, para os quatro minerais testados, foi de 60%. Entretanto, a elevação do pH para 9,9, ampliou a recuperação e a quantidade de amina adsorvida para o mesmo tempo de contato. A média dos valores de recuperação elevou-se para 74% e a quantidade adsorvida da amina elevou-se para valores entre 1,41 e 2,59 x 10-4g.m-2. A caolinita foi o mineral que apresentou a menor quantidade adsorvida e uma maior área superficial em ambos os testes, quando comparada aos demais minerais. A diferença de recuperação entre os minerais não é significativa para os testes com duração de 3 ou 28 horas para um mesmo pH, sendo que o grande tempo de adsorção não favoreceu maior recuperação. Os valores de pH utilizados no processo de adsorção são fundamentais para a eficiência da recuperação, pois definirão a

23 quantidade de cátions da amina em solução, já que a ionização da amina é dependente do valor do pH da solução. Estes resultados são promissores, pois, estes coletores são moléculas grandes e podem dificultar a atração eletrostática dos minerais com a parte iônica da molécula, por isso não foi encontrado recuperação de 100% das aminas (ANDRADE et al., 2002).

MAGRIOTIS et al. (2010) determinaram a influência de parâmetros físico-químicos na adsorção de um acetato de éter-amina (Flotigam EDA – Clariant) contendo um radical dodecil e neutralizada a 30% com ácido acético, na caulinita branca, rosa e amarela, sendo que esse mineral já foi retratado na literatura como adsorvente na remoção de azo corantes, polímeros, poluentes orgânicos e metais pesados. A caulinita foi selecionada como mineral adsorvente devido ao baixo custo e sua ampla ocorrência natural. A adsorção foi favorecida em pH10,0 para a concentração inicial de éter-amina de 200mg.L-1, provavelmente devido às formas iônica e molecular de éter-amina que ocorrem simultaneamente nesse pH, o que permite a formação de complexos iônico-molecular, os quais são mais ativos na superfície da caulinita. O equilíbrio da adsorção foi alcançado após 30 minutos e as eficiências de remoção da éter-amina na caulinita branca, rosa e amarela foi, respectivamente, 77%, 80% e 69%. Dessa forma, sabe-se que as caulinitas oferecem um potencial significativo no tratamento de efluentes provenientes do tratamento de ferro por flotação.

ARAÚJO et al. (2008) realizaram testes em bancada em pH10,5 utilizando o amido como depressor dos óxidos de ferro e as éter-aminas Flotigam EDA 3B e F2835 como coletores para a sílica, para avaliar a possibilidade de recuperação de aminas. Verificou-se através dos testes de flotação em bancada que as amostras de rejeito contêm significativa concentração de éter-amina e que essas podem ser reutilizadas, não sendo descartadas nas barragens de rejeito. Ao utilizar a água contendo a amina residual, juntamente com quantidades novas de éter-aminas, observaram que há possibilidade de diminuir o consumo do coletor em até 50%, ocorrendo economia dos reagentes e menor degradação do meio ambiente. Neste mesmo trabalho, após a realização de testes de dessorção das éter-aminas contidas nos rejeitos sólidos, adicionando água ao resíduo em diferentes valores de pHs e massa do resíduo, foi observado que mais de 95% da amina adicionada pode ser recuperada quando os testes foram feitos em pH5 (ARAÚJO et al., 2008). O maior rendimento da

24 extração em pH de valor mais baixo que o do processo de flotação, pode ser devido ao fato de que na faixa de pH5, os compostos das éter-aminas tornam-se mais solúveis em solução aquosa, o que facilita a sua extração. A diluição das aminas resulta na quebra do equilíbrio eletroquímico do sistema, tendendo à dessorção da amina, cujo processo é refletido na brusca variação do potencial zeta do quartzo (OLIVEIRA et al., 1996).

Testes realizados por BATISTELI e PERES (2008) indicaram que quando a amina estiver presente na fase líquida do rejeito da flotação, esta pode ser reutilizada para um segundo processo de separação de quartzo e minério de ferro, necessitando da adição de uma menor quantidade de amina nova. A eficiência dessa reutilização está diretamente relacionada com a concentração da amina na água residual e o processo pode ser prejudicado caso partículas ultrafinas estejam presentes (BATISTELI e PERES, 2008).

REIS (2004) estudou sobre a reciclagem das aminas utilizadas no processo de flotação otimizando o uso da água do rejeito contendo aminas em uma segunda etapa de flotação. Os resultados foram satisfatórios, indicando que há possibilidade de se recuperar até 50% do reagente coletor. Desta forma, o uso da água contendo aminas junto a uma razão extra de amina nova pode gerar uma redução de custos com o reagente e também uma grande redução de descarte das aminas no meio ambiente.

No mesmo estudo, REIS (2004) observou que depois de 14 dias após a primeira extração de amina, não foi encontrado mais coletor no líquido da flotação e em 6 dias, a concentração de amina era de aproximadamente a metade da quantidade encontrada no primeiro dia de extração. De acordo com os autores, as aminas estão sendo degradadas na água de rejeito, por processos químicos ou biológicos ainda não conhecidos. Diante de tal resultado, adimitiu-se que as aminas devem ser utilizadas em um curto espaço de tempo para a segunda etapa de flotação, de forma a manter a eficiência do sistema de concentração do minério de ferro.