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2.3.1 Processo de flotação e as eteraminas

A flotação é uma técnica de separação de misturas que consiste na introdução de bolhas de ar a uma suspensão de partículas. Com isso, verifica-se que as partículas se aderem às bolhas, formando uma espuma que pode ser removida da solução, separando seus componentes de maneira efetiva.

No processo de flotação algumas partículas aderem às bolhas de ar preferencialmente em relação a outras, pois a superfície dessas partículas é hidrofóbica, fazendo com que a tensão superficial da água expulse a partícula e promova a adesão da partícula na superfície da bolha de ar. Componentes de caráter hidrofílico permanecem no meio líquido, pois, não se aderem à superfície hidrofóbica das bolhas (Venditti, 2004).

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A flotação baseia-se na modificação de propriedades de interface, a partir da transformação de superfícies minerais em hidrofóbicas que podem ser capturadas pelas bolhas gasosas de ar que são introduzidas no reator. A modificação do caráter da superfície dos materiais é possível através de materiais que possuem caráter duplo, os surfactantes.

Com a redução das reservas de alto teor em minério de ferro, os processos de concentração tornaram-se indispensáveis para as empresas produtoras, necessitando de produtos finais com uma qualidade mais elevada. A técnica da flotação catiônica reversa consiste em flotar o quartzo e deprimir a hematita, em um processo de separação que utiliza as diferentes características de superfície dos minerais. No processo de flotação catiônica reversa do minério de ferro, o quartzo é removido pelo ar, pois a hematita é mais abundante, o que dificulta sua remoção na espuma. A sílica é considerada inútil no processo de beneficiamento do minério de ferro, sendo coletada através de bolhas de ar e posteriormente descartada para barragens de rejeito (Da Silva, 2009).

Uma série de reagentes é utilizada no processo de flotação: os coletores, que levam a partícula mineral para o leito da espuma; os espumantes, usados para gerar a espuma que transporta o mineral para a superfície; e os depressores que evitam que determinados minerais flutuem (Leal, 2010).

Na indústria mineral brasileira as aminas, são mais comumente utilizadas na flotação catiônica reversa de minério de ferro, e também na flotação de Willemita e Calamina (zinco), Pirocloro (nióbio), Calcita (carbonato de cálcio), Magnesita (carbonato de magnésio), Silvita (cloreto de potássio) e Apatita (fosfato) (Silva, 2008). As aminas são

compostos orgânicos derivados da amônia (NH3), são classificadas como primárias,

secundárias, terciárias e quaternárias, como mostra a figura abaixo (Figura 2.11). Os termos primária, secundária e terciária são aplicados de acordo com a quantidade de átomos de hidrogênio da amônia que foram substituídos por grupos alquil. O quaternário de amônio é um cátion.

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Figura 2.11: Classificação das aminas

Os reagentes empregados na flotação apresentam de seis a vinte carbonos na cadeia; homólogos com menos de seis carbonos não apresentam suficiente atividade superficial, enquanto aqueles com mais de 20 carbonos tornam-se insolúveis em água, apresentado um caráter pastoso. A presença do grupo funcional R-O-R (éter) nas eteraminas aumentam sua solubilidade em água.

Geralmente no processo de flotação do minério, utiliza-se uma mistura de coletores. Dois exemplos de aminas comerciais utilizadas na flotação são a eteramina e eterdiamina. Para os ensaios de adsorção, utilizou-se uma eterdiamina produzida pela Empresa Clariant®, eterdiamina Flotigam 2835 e sua estrutura pode ser visualizada na Figura 2.12(a). A Figura 2.12(b) apresenta ainda a estrutura geral de uma eteramina, também da Empresa Clariant®, eteramina Flotigan EDA 3B.

Figura 2.12: Estrutura geral de uma eterdiamina e uma eteramina

[R-O-(CH2)3-NH-(CH2)3-NH4]+ CH3COO-

R = radical alquil com 10 ou mais átomos de carbono (a)

[R-O-(CH2)3-NH3] +

CH3COO -

R = radical alquil com 10 a 14 átomos de carbono (b)

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Assim, a flotação permite a separação seletiva entre as partículas de quartzo e os óxidos de ferro. As aminas graxas adicionadas ao sistema são adsorvidas na superfície do quartzo e ambos são removidos na forma de espuma do sistema. A flotação ocorre em pH próximo a 10, onde quartzo e hematita possuem superfície carregada negativamente, e podem adsorver a amina, embora a atração para o quartzo seja maior. Para evitar a flotação do óxido de ferro, há a adição de um depressor, o amido (Araujo et al., 2008). Na presença de amido, a eteramina adsorve o quartzo sobre sua superfície, tornando-o hidrofóbico e promovendo a flotação.

2.3.2 Custo e impacto ambiental

As aminas utilizadas, no processo de flotação como agente coletor do quartzo, têm custo elevado. O que torna o estudo da reciclagem desse reagente de fundamental importância, possibilitando redução nos custos do processo de flotação e também à redução do impacto ambiental das aminas.

Grande parte da amina utilizada na flotação fica retida no material flotado, o quartzo, e são dispostos na barragem de rejeito. Uma reutilização das aminas possibilitaria uma redução dos custos operacionais e a diminuição da quantidade de reagentes liberados para o meio ambiente. Estima-se que aproximadamente 5500 toneladas de derivados de amina sejam usadas anualmente no Brasil em processos de flotação (Neder, 2005). As aminas são reagentes essenciais no processo de concentração por flotação, contudo são relativamente caras, e chegam a representar cerca de 50% dos custos totais com reagentes no processo de flotação (Araujo et al., 2008).

Nas barragens de rejeitos onde são descartadas, as eteraminas sofrem degradação microbiológica após algum período (Da Silva, 2009). Dos derivados de aminas, praticamente todos são classificados como perigosos, podendo ocasionar irritação nos olhos e na pele. Os vapores amoniacais, se inalados, podem ocasionar náuseas ou vômitos, e deve-se redobrar o cuidado no caso de ingestão acidental (Neder, 2005).

A remoção das aminas utilizadas na flotação pode significar a possibilidade de reciclagem desse reagente, e a diminuição dos impactos gerados. Leal (2010) estudou a adsorção de eteramina em diversos adsorventes, caulinita amarela, branca e rosa, carvão ativado e zeolita beta. Segundo o autor, a utilização dos adsorventes na remoção de

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eteramina apresenta-se como um promissor estudo, podendo ser um passo importante para as empresas, na busca de alcançar a sustentabilidade em relação ao seu consumo de água e aos impactos gerados pelo descarte de efluentes.

Outros autores avaliaram a adsorção e reciclagem de eteraminas, Teodoro e Leão (2004) mostraram a possibilidade de remoção dessas aminas através da adsorção em zeólitas seguida da dessorção dos produtos adsorvidos e seu reuso, Araujo et al. (2008) investigaram a possibilidade de reutilização de aminas residuais provenientes do processo de flotação de minério de ferro.

Neste contexto, a descoberta de novos e eficientes materiais adsorventes é uma alternativa para minimização dos custos do processo de flotação e diminuição do impacto ambiental associado ao descarte dos efluentes.