BRPI0902233B1 - Processo para obtenção de concentrados de apatita por flotação - Google Patents

Abstract

processo para obtenção de concentrados de apatita por flotação. a presente invenção, denominada processo bunge/fosfertil, é aplicável a diferentes litologias de minério de fosfato com matriz sílico-carbonatada, de origem ígnea ou sedimentar, e consistiu de cominuição do minério através de etapas de britagens. homogeneização, moagem e deslamagem, antes da flotação de apatita. a polpa de minério moído e deslamado, com concentração de sólidos acima de 40%, é inicialmente condicionada com um reagente depressor, um polímero de origem vegetal gelatinizado com solução de hidróxido de sódio, sendo em seguida submetida a um condicionamento com um reagente coletor da classe dos sulfossuccinatos ou sulfossuccinamatos. essa polpa condicionada com reagentes é levada à flotação de apatita num circuito constituído por etapas 'rougher", 'scavenger". cleaner" e "recleaner", composto por células mecânicas, colunas de flotação ou ambos os tipos de equipamentos. em todas as etapas do circuito de flotação pode ser adicionado o gás carbônico através de equipamentos apropriados, para facilitar a dissolução do gás carbônico na fase líquida até a saturação deste gás nas condições de pressão e temperatura da polpa. o sistema de geração de bolhas para a flotação funciona de forma independente, alimentado com ar atmosférico para as máquinas auto-aspiradas e ar comprimido para células de flotação com insuflação de ar e colunas de flotação. o concentrado final de apatita é a fração flotada da última etapa de limpeza do circuito de flotação.

Description

[0001] O presente relatório se refere à invenção de um processo, da área de conhecimento da Engenharia de Minas, mais especificamente do campo de Tratamento de Minérios, para obtenção de concentrados de apatita por flotação a partir de minérios de fosfato com matriz predominantemente sílico-carbonatada, de origem ígnea ou sedimentar, utilizando-se para isso máquinas de flotação mecânicas ou células de coluna.

[0002] A concentração de apatita em minérios contendo quantidades variáveis de silicatos e carbonatos tem se apresentado como um grande desafio em muitas minas de fosfato em todo o mundo, sejam elas de origem magmática ou sedimentar. Durante décadas, pesquisadores do mundo todo têm se dedicado a estudar métodos de separação seletiva entre apatita e os carbonatos principalmente calcita e dolomita.

[0003] No Brasil a Bunge Fertilizantes opera de 1968 uma unidade industrial de concentração em Cajati-SP, na qual a apatita do minério é separada de carbonatos, silicatos, óxidos de ferro e outros minerais por flotação direta de apatita com coletor sintético, utilizando amido de milho como depressor de carbonatos e outros minerais de ganga. Este processo de concentração de apatita foi aplicado em outros minérios de origem ígnea de diferentes regiões do Brasil, mas todos os estudos com esse objetivo apresentaram resultados negativos, devido principalmente a dificuldades de separação seletiva entre a apatita e os carbonatos.

[0004] Tendo em vista as dificuldades encontradas na flotação direta de apatita em minérios de sílicos-carbonatados, muitos estudos foram direcionados para concentração de apatita via flotação reversa de carbonatos. Neste caso, o processo se inicia com uma flotação conjunta de apatita de carbonatos, utilizando um ácido graxo como reagente coletor, amido de milho como reagente depressor, sendo a flotação conduzida em pH alcalino. Essa polpa flutuada é condicionada com ácidos fosfórico e sulfúrico até atingir pH entre 4,0 e 5,0, sendo em seguida efetuada a flotação de carbonatos para obtenção de concentrado de apatita na fração afundada dessa flotação reversa de carbonatos.

[0005] A principal causa da dificuldade na separação da apatita dos carbonatos reside na semelhança de comportamento desses minerais perante a flotação aniônica com ácidos graxos ou com reagentes sintéticos. Dessa forma, a separação desses minerais somente se torna efetiva com uso de grandes quantidades de reagentes contendo fósforo ou flúor solúveis como depressor de apatita na flotação reversa de carbonatos, contaminando a água e impossibilitando a sua reutilização em qualquer circuito de flotação conjunta de apatita e carbonatos.

[0006] A reação do ácido sulfúrico ou fosfórico com carbonatos promove a formação de gás carbônico, o CO2, na superfície das partículas de carbonatos, que proporciona a mudança de comportamento dos carbonatos perante reagentes coletores e depressores, permitindo a separação seletiva entre apatita e os carbonatos. A literatura sobre esse assunto mostra que os pesquisadores há muito tempo estudam a ação do gás carbônico gerado na superfície dos carbonatos pela reação dos mesmos com ácido sulfúrico ou fosfórico.

[0007] Consiste a invenção objeto deste Pedido de Privilégio em efetuar a cominuição do minério de fosfato contendo quantidades variáveis de silicatos e carbonatos, através de britagens, homogeneização, moagens e deslamagens, antes da flotação de apatita.

[0008] A granulometria do minério após a moagem deve ser tal que proporcione a liberação efetiva dos minerais a serem separados, ou seja, a apatita e os minerais de ganga.

[0009] O processo de flotação se inicia com o condicionamento da polpa de minério previamente moído e deslamado, com reagente depressor, neste caso um amido vegetal gelatinizado com uma solução de hidróxido de sódio. Logo após o condicionamento com reagente depressor, essa mesma polpa de minério é submetida a um condicionamento com reagente coletor, neste caso um reagente da classe dos sulfossuccionatos ou sulfossuccinamatos.

[0010] O circuito de flotação pode ser constituído por etapas “rougher”, “scavanger”, “cleaner” e “recleaner”, dependendo do teor de apatita no minério e do tipo de impurezas a serem removidas no processo. Normalmente os estágios “rougher” e “scavenger” são responsáveis pela recuperação de apatita, ao passo que, “cleaner” e “recleaner” são etapas que proporcionam a limpeza da fração flotada nos estágios de recuperação. O circuito de flotação pode ser estabelecido somente com células mecânicas, somente com colunas de flotação ou sistemas mistos, combinando células mecânicas com colunas de flotação.

[0011] Em todas as etapas do circuito de flotação pode ocorrer a dosagem de gás carbônico como reagente modificador da superfície dos carbonatos e de apatita. O gás carbônico é adicionado à polpa através de sistemas de geração de bolhas comumente utilizados em máquinas de flotação, tais como placas porosas, tubos porosos, “spargers”, “cabitation tube” etc. A dosagem de gás carbônico deve ser controlada de forma a assegurar a dissolução desse gás na fase líquida até a saturação nas condições de pressão atmosférica e temperatura da polpa na flotação, além da formação de microbolhas de CO2 que irão interagir com superfícies dos carbonatos e da apatita. Para a formação de bolhas para a flotação são utilizados sistemas independentes alimentados com ar atmosférico em células auto- aspiradas e ar comprimido em outros modelos e células mecânicas e colunas de flotação.

[0012] A seguir, são apresentados alguns exemplos que servem para ilustrar o processo descrito, sem contudo restringi-lo:EXEMPLO 1:

[0013] Uma amostra de minério de fosfato com matriz sílico-carbonatada da mina do Chapadão, em catalão-GO, denominada Flogopitito, com 9,5%P2O5, 20,3%CaO, 9,3%Fe2O3, 20,8%SiO2 e 18,3%Mgo, foi submetida a operações de britagem, homogeneização, moagem e deslamagem. Uma alíquota com 1000 gramas da amostra assim preparada foi repolpada para uma concentração de sólidos em massa em torno de 50% e condicionada com fubá de milho gelatinizado com solução NaOH, sendo em seguida, condicionada com um sulfossuccionato de sódio. A flotação foi realizada com célula mecânica de bancada em um circuito aberto com estágios “rougher” e “cleaner”, com insuflação de gás carbônico em ambos os estágios. O concentrado final apresentou um teor de P2O5 de 37,3% para uma recuperação de apatita de 66,5%.EXEMPLO 2:

[0014] Uma amostra de Flogopitito preparada conforme descrito no exemplo 1 foi submetida a um ensaio contínuo em escala piloto. Inicialmente, a polpa com 45% de sólidos em peso foi condicionada com reagente depressor, um fubá de milho gelatinizado com solução de NaOH, sendo em seguida, condicionada com um sulfossuccinato de sódio. A flotação foi realizada num circuito com etapas “rougher” e “cleaner” montado com colunas de 2 polegadas de diâmetro e com insuflação de gás carbônico nos dois estágios de flotação. O concentrado final apresentou um teor de 36,1%P2O5, para uma recuperação de apatita de 69,4%.EXEMPLO 3:

[0015] Uma amostra de minério de fosfato com matriz sílico-carbonatada de mina do chapadão, em Catalão-GO, denominada Foscorito, com 8,24%P2O5, 28,61%CaO, 17,43%Fe2O3, 6,65%SiO2, 9,84%MgO, foi submetida a operações de britagem, homogeneização, moagem e desmalagem. Uma alíquota com 1000 gramas da amostra assim preparada foi repolpada para uma concentração de sólidos em massa em torno de 50% e condicionada com fubá de milho delatinizado com solução de NaOH, sendo em seguida, condicionada com um sulfossuccinato de sódio. A flotação foi realizada com célula mecânica de bancada em circuito aberto com estágios “rougher” e “cleaner”, com insuflação de gás carbônico em ambos os estágios. O concentrado final apresentou um teor de P2O5 de 35,9% para uma recuperação de apatita de 72,5%.EXEMPLO 4:

[0016] Uma amostra de Foscorito preparada conforme descrito no Exemplo 3 foi submetida a um ensaio contínuo em escala piloto. Inicialmente, a polpa com 45% de sólidos em peso foi condicionada com reagente depressor, um fubá de milho gelatinizado com solução de NaOH, sendo em seguida condicionada com um sulfossuccinato de sódio. A flotação foi realizada num circuito com etapas “rougher” e “cleaner” montado com colunas de 2 polegadas de diâmetro e com insuflação de gás carbônico nos dois estágios de flotação. O concentrado final apresentou um teor de 34,4%P2O5, para uma recuperação de apatita de 64,3%

Claims (3)

1. Processo para obtenção de concentrados de apatita por flotação, aplicável a várias litologias de minério de fosfato com matriz sílico-carbonatada, de origem ígnea ou sedimentar, caracterizado por consistir das seguintes etapas:a. cominuição do minério de ferro através de britagens, homogeneização, moagens em moinhos de barras e bolas;b. deslamagem em hidrociclones de diferentes tamanhos;c. condicionamento da polpa, inicialmente com amido vegetal, gelatinizado com solução de hidróxido de sódio e, posteriormente, condicionamento com um reagente coletor da classe de sulfossuccinatos ou de sulfossuccinamatos;d. flotação de apatita em um circuito com etapas “rougher”, “scavenger”, “cleaner” e “recleaner”, composto por células mecânicas, colunas de flotação ou circuitos mistos com ambos os tipos de equipamentos associados com a utilização de bolhas de gás carbônico modificadoras da superfície dos carbonatos e apatitas.

2. Processo para obtenção de concentrados de apatita por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por utilizar o gás carbônico em todas as etapas de flotação ou somente nos estágios de limpeza, “cleaner” e “recleaner”, sempre adicionados nas células de flotação através de mecanismos apropriados para essa finalidade tais como placas porosas, tubos porosos, “spargers”, “cavitation tube”.

3. Processo para obtenção de concentrados de apatita por flotação, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por utilizar gás carbônico como reagente de flotação modificador de superfície de carbonato/apatita e ar atmosférico para geração de bolhas para flotação em células de flotação auto- aspiradas ou ar comprimido para geração de bolhas para flotação em coluna ou flotação em células mecânicas com insuflação de ar.