Depressão de hematita verde para separação por flotação seletiva reversa de quartzo por goma de alfarroba

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 8980 (2023) Citar este artigo

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A flotação catiônica reversa é atualmente a principal técnica de processamento para a valorização da hematita fina a partir de silicatos. A flotação é conhecida como um método eficiente de enriquecimento mineral que lida com produtos químicos possivelmente perigosos. Assim, a utilização de reagentes de flotação ecológicos para tal processo é uma necessidade emergente para o desenvolvimento sustentável e a transição verde. Como uma abordagem inovadora, esta investigação explorou o potencial da goma de alfarroba (LBG) como um depressor biodegradável para a separação seletiva de hematita fina de quartzo através de flotação catiônica reversa. Várias condições de flotação (micro e flotação em lote) foram conduzidas, e os mecanismos de adsorção de LBG foram examinados por diferentes análises (medição de ângulo de contato, adsorção de superfície, medidas de potencial zeta e análise FT-IR). O resultado da microflotação indicou que o LBG poderia deprimir seletivamente as partículas de hematita com efeito insignificante na flutuabilidade do quartzo. A flotação de minerais mistos (mistura de hematita e quartzo em várias proporções) indicou que o LGB poderia aumentar a eficiência da separação (recuperação de hematita > 88%). Os resultados da molhabilidade superficial indicaram que mesmo na presença do coletor (dodecilamina), o LBG diminuiu o trabalho de adesão da hematita e teve um leve efeito no quartzo. O LBG foi adsorvido seletivamente por ligações de hidrogênio na superfície da hematita com base em várias análises de superfície.

Devido às substanciais demandas de ferro e aço em diversas indústrias, minérios de óxido de ferro de baixo teor e finamente disseminados com mineralogia complexa foram contabilizados como recursos de ferro e processados ​​com diferentes técnicas de aprimoramento1. Foi bem documentado que a separação por flotação reversa (catiônica/aniônica) é a prática de processamento mais abrangente para o enriquecimento de minérios de hematita de baixo teor, em que as liberações minerais ocorrem em frações finas2,3. Os silicatos, as fases de ganga mais típicas, flutuariam por coletores catiônicos/aniônicos, e a hematita deveria ser deprimida por depressores4,5,6. No entanto, um grande volume de materiais deve ser alimentado nos circuitos de flotação para melhorar a hematita desses minérios de baixo teor, que requerem uma quantidade substancial de reagentes. Esses fatos emergem do uso de produtos químicos de flotação seletivos e ecológicos em todo o processo, aumentando a eficiência do processo e reduzindo possíveis problemas ambientais7,8. Assim, várias investigações foram conduzidas para explorar uma abordagem verde para a atualização de minérios de hematita de baixo teor, considerando depressores biodegradáveis ​​ecológicos1,9,10,11,12,13,14,15,16,17.

Diferentes depressores como amido18,19,20,21, dextrina9,10,17, carboxilmetilcelulose12,13, ácidos húmicos14,15 e tanino16 foram examinados com sucesso para tal propósito. Esses estudos indicaram que o desenvolvimento de depressores ecológicos para a separação da hematita por flotação reversa facilitaria a transição verde em direção ao desenvolvimento sustentável e à produção mais limpa. Assim, é essencial examinar vários depressores biodegradáveis, como à base de polissacarídeos, à base de polifenólicos e à base de lignosulfonato, para depressão de hematita e explorar seus mecanismos de adsorção através da separação seletiva.

A goma de alfarroba (LBG) é um hidrocolóide extraído da árvore Ceratonia siliqua, também conhecida como alfarroba, e é amplamente utilizada na indústria alimentícia22. O LBG é um polissacarídeo galactomanano com alto peso molecular e possui estruturas monoméricas semelhantes à goma guar e à goma tara23. O LBG tem sido utilizado com sucesso como depressor para a separação por flotação da calcopirita de vários minerais (Tabela 1). Foi relatado que o LBG poderia ser deprimido seletivamente por minerais sulfetados (esfalerita, pirita e galena) e talco. O LBG desativa a superfície do talco por adsorção física, impulsionada principalmente por ligações de hidrogênio. Isso esticaria o plano de cisalhamento da dupla camada elétrica na superfície das partículas de talco e reduziria a magnitude de sua carga elétrica . Em contrapartida, apresentou adsorção química na superfície da esfalerita via interação com os produtos de oxidação . Também foi documentado que o LBG apresentou fisissorção na superfície da pirita e galena, enquanto essa adsorção foi mais fraca nas partículas de calcopirita . Surpreendentemente, a aplicação de LBG como depressor seletivo para separação por flotação de hematita-quartzo não foi relatada.