[pt] ESTUDOS FUNDAMENTAIS DA UTILIZAÇÃO DE UM NOVO BIOSURFACTANTE A BASE DE POLIAMINA NA FLOTAÇÃO DE QUARTZO

[en] FUNDAMENTAL STUDIES ON THE USE OF A NEW POLYAMINE-BASED BIOSURFACTANT IN QUARTZ FLOTATION

[pt] MATHEUS WILLIAN PEREIRA DA SILVA

[pt] BIOFLOTACAO

[pt] MIRISTOIL PUTRESCINA

[pt] BIOSSURFACTANTE

[pt] QUARTZO

[pt] MINERIO DE FERRO

[en] BIOFLOTATION

[en] MIRISTOYL PUTRESCINE

[en] BIOSURFACTANT

[en] QUARTZ

[en] IRON ORE

[pt] O presente trabalho visou avaliar o uso de um biossurfactante à base de poliamina para a flotação de quartzo. Para esse trabalho, foram realizados estudos de caracterização dos minerais quartzo e hematita por difração de raio-X (DRX) e espectroscopia no infravermelho (FTIR). Após a interação entre o biossurfactante e os minerais, foi possível identificar uma forte interação entre o biossurfactante e o quartzo e uma menor interação entre o biossurfactante e a hematita. O espectro FTIR após a interação apresentou grupos funcionais característicos do biossurfactante (NH2, CH2, C=O e NH), que mostram picos mais intensos após a interação com o quartzo, indicando uma maior adsorção com o quartzo do que com a hematita. As medidas de potencial zeta mostraram uma possível interação eletrostática entre o biossurfactante e o quartzo, passando a apresentar uma reversão de carga em pH 2,4 após a interação. Já em relação a hematita, houve um pequeno deslocamento na reversão de carga, de 4 para 4,2, indicando uma pequena interação, o que sugere uma seletividade pelo quartzo. As medidas de ângulo de contato mostraram uma maior hidrofobização do quartzo em comparação a hematita, o ângulo de contato do quartzo após a hidrofobização mudou de 33 graus para 90 graus enquanto que o ângulo da hematita após a hidrofobização mudou de 45 graus para 62 graus. De acordo com as medições de tensão superficial, o biossurfactante apresentou características tensoativas, reduzindo a tensão superficial de 70 para 40 mN/m com 40 mg/L de biossurfactante. Após os estudos de caracterização e interação foram realizados os estudos de microflotação de quartzo e hematita com a fração -106 +44 micrômetros, nos testes foram avalidos o efeito do pH (2-11) e da concentração de biosurfactante (5-100mg/L) na flotação mineral. No caso do quartzo o aumento do pH e da concentração do biosurfactante favoreceram a flotabilidade atingindo 98 por cento de quartzo flotado em pH 11 e com uma concentração e biosurfactante de 30 mg/L. Em relação a hematita o comportamento foi semelhante ao do quartzo com a diferença de menor flotabilidade atingindo 80 por cento de hematita flotada em pH 10 e com uma concentração de biosurfacfatante de 100 mg/L, dois pontos foram observados, acima de pH 10 a hematita diminuiu a sua flotabilidade, e foi preciso usar maiores concentrações de biosurfactante para flotar hematita, estes fatos abriram uma importante janela de seletividade na flotação de sistemas minerais. Finalmente foram realizados os estudos de flotação de sistemas minerais (60 por cento de hematita e 40 por cento de quartzo) foram realizados para avaliar o pH (2-11), a concentração do biossurfactante (5 100 mg/L) e a concentração do depressor (5-100 mg/L). Os resultados indicaram que o aumento do pH favoreceu a recuperação metalúrgica e o teor de quartzo, confirmando a hipótese da flotação individual. Já o aumento da concentração do biossurfactante favoreceu a recuperação metalúrgica e o teor de quartzo até determinada concentração. O aumento da concentração do depressor também favoreceu a recuperação metalúrgica e o teor de quartzo até determinada concentração. Atingiu-se a melhor recuperação metalúrgica e teor de quartzo em pH 11, com concentração de biossurfactante de 40 mg/L e concentração de depressor de 50 mg/L.

[en] The present work aimed to evaluate the use of a polyamine-based biosurfactant for quartz flotation. For this work, characterization studies of the quartz and hematite minerals were conducted using X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (FTIR). After the interaction between the biosurfactant and the minerals, a strong interaction between the biosurfactant and quartz and a weaker interaction between the biosurfactant and hematite were identified. The FTIR spectrum after interaction presented functional groups characteristic of the biosurfactant (NH2, CH2, C=O, and NH), which showed more intense peaks after interaction with quartz, indicating greater adsorption with quartz than with hematite. Zeta potential measurements indicated a possible electrostatic interaction between the biosurfactant and quartz, showing a charge reversal at pH 2.4 after the interaction. For hematite, there was a small shift in charge reversal, from pH 4 to pH 4.2, indicating a minor interaction, which suggests selectivity for quartz. Contact angle measurements showed greater hydrophobization of quartz compared to hematite, with the contact angle of quartz after hidrofobization changing from 33 degrees to 90 degrees, while the angle for hematite after hidrofobization changed from 45 degrees to 62 degrees. According to the results, the biosurfactant exhibited surfactant properties, reducing the surface tension from 70 to 40 mN/m with 40 mg/L of biosurfactant. After the characterization and interaction studies, microflotation studies of quartz and hematite with the -106 +44 micrometers fraction were conducted. The effects of pH (2-11) and biosurfactant concentration (5-100 mg/L) on mineral floatability were evaluated. In the case of quartz, an increase in pH and biosurfactant concentration favoured floatability, achieving 98 percent quartz flotation at pH 11 with a biosurfactant concentration of 30 mg/L. In relation to hematite, the behaviour was similar to that of quartz, with lower floatability, reaching 80 percent hematite flotation at pH 10 with a concentration of 100 mg/L. Two points were observed: above pH 10, hematite floatability decreased, and higher concentrations of BS were needed to float hematite, opening an important window for selectivity in mineral flotation systems. Finally, flotation studies of mineral systems (60 percent hematite and 40 percent quartz) were conducted to evaluate pH (2-11), biosurfactant concentration (5-100 mg/L), and depressant concentration (5-100 mg/L). The results indicated that an increase in pH favoured metallurgical recovery and quartz content, confirming the hypothesis of individual flotation. The increase in biosurfactant concentration also favoured metallurgical recovery and quartz content up to a certain concentration. The increase in depressant concentration also favoured metallurgical recovery and quartz content up to a certain concentration. The best metallurgical recovery and quartz content were achieved at pH 11, with a biosurfactant concentration of 40 mg/L and a depressant concentration of 50 mg/L.

RODRIGO FERNANDES MAGALHAES DE SOUZA

MAURICIO LEONARDO TOREM

MAURICIO LEONARDO TOREM

RONALD ROJAS HACHA

RODRIGO FERNANDES MAGALHAES DE SOUZA

FLAVIA PAULUCCI CIANGA SILVAS

2025-04-03

2024-10-03

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.69811