[en] FLOTATION OF ITABIRITE IRON ORE FINES USING A LYSINE-BASED BIOREAGENT: FUNDAMENTALS AND APPLICATIONS

[pt] FLOTAÇÃO DE FINOS DE MINÉRIO DE FERRO ITABIRÍTICO UTILIZANDO UM BIOREAGENTE À BASE DE LISINA: FUNDAMENTOS E APLICAÇÕES

[pt] CAROLINA ROSSINI SIMOES

[pt] FLOTACAO

[pt] BIOSSURFACTANTE

[pt] HEMATITA

[pt] QUARTZO

[pt] MINERIO DE FERRO

[en] FLOTATION

[en] BIOSURFACTANT

[en] HEMATITE

[en] QUARTZ

[en] IRON ORE

[pt] Este trabalho visou avaliar o uso do biossurfactante N-Acil Lisina como coletor alternativo para a flotação de minério de ferro, com o objetivo de flotar quartzo e concentrar hematita. Foram realizados ensaios envolvendo potencial zeta, ângulo de contato, tensão superficial e espectroscopia FTIR, além de testes de flotação em tubo Hallimond, célula Patridge Smith e célula de bancada CDC. As medições de potencial zeta mostraram que, a N-Acil Lisina apresentou uma possível interação com o quartzo, a reversão de carga mudou do pH 2 para 3 após a interação. Esse comportamento foi corroborado pelos ensaios de ângulo de contato, nos quais o quartzo, após a interação com N-Acil Lisina, apresentou ângulos de contato elevados, acima de 80 graus, indicando aumento de hidrofobicidade. A avaliação da tensão superficial mostrou que o N-Acil Lisina foi eficiente na redução da tensão superficial, alcançando valores próximos a 30 mN/m, o que contribui para uma melhor estabilidade da espuma e eficiência do processo de flotação. A análise de FTIR confirmou interações específicas entre o N-Acil Lisina e o quartzo, com mudanças significativas nas bandas relacionados aos grupos funcionais, indicando adsorção do coletor na superfície do mineral. Esse comportamento foi essencial para a seletividade do processo, proporcionando uma separação mais eficaz entre quartzo e hematita. Nos ensaios de flotação em tubo Hallimond, foi possível recuperar aproximadamente 90 por cento do quartzo em pH 2 com o N-Acil Lisina, enquanto a recuperação de hematita permaneceu abaixo de 20 por cento, indicando uma elevada seletividade do biossurfactante para o quartzo. Os testes realizados na célula Patridge Smith em um sistema mineral misto de quartzo (40 por cento) e hematita (60 por cento) corroboraram a eficiência seletiva do N-Acil Lisina em combinação com o amido de milho como depressor. A recuperação de quartzo atingiu valores próximos a 85 por cento, enquanto a recuperação de hematita foi limitada a menos de 30 por cento, demonstrando a efetividade do sistema proposto. Nos ensaios de bancada célula CDC, o sistema também se mostrou seletivo, embora a recuperação tenha sido um pouco inferior devido às condições mais desafiadoras do processo em escala maior. Os resultados desta pesquisa indicam que o N-Acil Lisina, associado ao amido de milho como depressor, é uma alternativa promissora para a flotação seletiva de quartzo em minérios de ferro oxidados, especialmente em pH ácido. O biossurfactante estudado oferece uma alternativa ambientalmente sustentável, contribuindo para o desenvolvimento de tecnologias de flotação mais seletivas e sustentáveis na indústria mineral.

[en] This study aimed to evaluate the use of the biosurfactant N-Acyl Lysine as an alternative collector for iron ore flotation, with the objective of flotation quartz and hematite concentration. Experiments involving zeta potential, contact angle, surface tension, and FTIR spectroscopy were conducted, in addition to flotation tests using the Hallimond tube, Patridge - Smith cell, and CDC bench cell. The zeta potential measurements indicated that N-Acyl Lysine interacted with quartz, with a shift in the point of zero charge from pH 2 to pH 3 after interaction. This behaviour was corroborated by the contact angle tests, where quartz, after interaction with N-Acyl Lysine, exhibited high contact angles above 80 degrees, indicating increased hydrophobicity. The surface tension evaluation showed that N-Acyl Lysine was effective in reducing surface tension, achieving values close to 30 mN/m, which contributed to improved foam stability and flotation efficiency. The FTIR analysis confirmed specific interactions between N-Acyl Lysine and quartz, with significant changes in the bands associated with functional groups, indicating collector adsorption on the mineral surface. This behaviour was crucial for the process selectivity, allowing a more effective separation between quartz and hematite. In the Hallimond tube flotation tests, approximately 90 percent of quartz was recovered at pH 2 with N-Acyl Lysine, while hematite recovery remained below 20 percent, demonstrating a high selectivity of the biosurfactant for quartz. Tests conducted in the Patridge Smith cell with a mixed mineral system of quartz (40 percent) and hematite (60 percent) corroborated the selective efficiency of N-Acyl Lysine in combination with corn starch as a depressant. Quartz recovery reached values close to 85 percent, while hematite recovery was limited to less than 30 percent, demonstrating the effectiveness of the proposed system. In the CDC bench cell flotation tests, the system also showed selectivity, although quartz recovery was slightly lower due to the more challenging conditions of the larger scale process. The findings of this research indicate that N-Acyl Lysine, combined with corn starch as a depressant, is a promising alternative for the selective flotation of quartz in iron ores, particularly in acidic pH. The studied biosurfactant provides an environmentally sustainable alternative, contributing to the development of more selective and sustainable flotation technologies in the mineral industry.

RODRIGO FERNANDES MAGALHAES DE SOUZA

MAURICIO LEONARDO TOREM

FRANCISCO JOSE MOURA

HUDSON JEAN BIANQUINI COUTO

RONALD ROJAS HACHA

RODRIGO FERNANDES MAGALHAES DE SOUZA

FLAVIA PAULUCCI CIANGA SILVAS

2025-10-07

2024-12-05

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.73377