[pt] Este trabalho refere-se a uma aplicação em equipamentos de separação de óleo da água produzida em plataformas de produção de petróleo. O objetivo principal é analisar a influência da geometria na eficiência de separação de óleo-água de um flotador, com o intuito de otimizar a sua operação. Isto permitirá, entre outras coisas, a reconfiguração interna de equipamentos já existentes, e a comparação entre eficiências de equipamentos com geometrias diferentes. Para simulação do flotador á proposta uma metodologia onde é utilizada a modelagem numérica do escoamento e do processo de flotação. É utilizada a técnica de volumes finitos onde são resolvidas as equações de conservação de massa e de quantidade de movimento linear, juntamente com as duas equações do modelo de turbulência k- épsilon. Para a modelagem da flotação, são utilizados alguns modelos para cálculo da probabilidade de colisão, aderência e estabilidade da bolha na gota de óleo, utilizando o campo de taxa de dissipação de turbulência da simulação numérica do escoamento. A trajetória das gotas de óleo é acompanhada no campo de velocidades para verificação do destino e eficiência de separação. Posteriormente é feita uma validação da metodologia utilizada com dados experimentais já disponíveis na literatura. Finalmente é analisado um caso variando a geometria e alguns parâmetros importantes no processo de flotação. / [en] This work refers to an application for the treatment of produced water in oil and gas production platforms. It focuses on the analysis of flotation cells design and geometry influence in the oil-water separation process, in order to optimize their performance. Examples of application for the simulation tool are: internal retrofitting of existing equipments and performance comparisons for different design/geometries. The use of a numeric modeling methodology is proposed for the simulation of a flotation cell. The technique of finite volumes is used to solve mass conservation and linear momentum conservation equations, with the two equations for the k- épsilon turbulence model. For the flotation process, some models are used for the calculation of the collision probability, the adherence and the stability of the gas bubble - oil droplet system and the field of turbulence dissipation. The trajectory of the oil droplets is investigated for predicting the separation efficiency. Empiric data available in the literature is used in the validation of the methodology. Finally, a case study is analyzed for different design and geometries and for verifying the importance of the physical parameters in the flotation process.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar as interações entre bolhas com distintos tamanhos (diâmetros) e partículas minerais e o efeito de combinações destas bolhas na flotação de minérios, em escala de bancada. As bolhas empregadas nesses estudos foram: i) Nanobolhas – NBs, diâmetro médio de 150 – 200 nm; ii) Microbolhas – MBs, diâmetro médio de 70 μm; e iii) Macrobolhas – MaBs, diâmetro médio de 1 mm. As dispersões de NBs e MBs foram geradas a partir da despressurização de água saturada com ar e cavitação hidrodinâmica em válvula agulha. As pressões de saturação foram, respectivamente, 2,5 e 4,0 bar. Os estudos de interação bolhas-partícula mineral foram desenvolvidos utilizando um sistema fotográfico que permitiu avaliar a adesão de bolhas às partículas de quartzo (grão de alta pureza) e apatita em função do tipo de bolhas injetadas. Os resultados mostraram que a maior adesão de bolhas no grão de apatita ocorreu com a combinação de NBs + MBs + MaBs e, no caso do quartzo, uma expressiva concentração de MaBs aderidas foi obtida após “condicionamento” do mineral com NBs. As NBs ficaram confinadas às superfícies dos grãos minerais devido à dissipação da energia livre superficial dos sólidos em função de sua rugosidade e, desta forma, aumentaram o mecanismo de adesão de outras bolhas (MBs e/ou MaBs). O estudo de avaliação das associações de bolhas na flotação foi realizado com os sistemas minerais quartzo e minério fosfático. No caso do minério fosfático, constituído por 35% de partículas finas (< 37 μm), os estudos avaliaram a combinação de i) NBs + MaBs; ii) MBs + MaBs; e iii) NBs + MBs + MaBs, nos parâmetros cinéticos e de separação na flotação, em relação ao ensaio standard, que emprega o uso de apenas MaBs. Os efeitos foram avaliados em quatro situações que compreenderam variação de porcentagem de sólidos (28 e 35% em peso) e concentração de reagentes (1000 g.t-1 de coletor + 600 g.t-1 de depressor; e 500 g.t-1 de coletor + 300 g.t-1 de depressor; sendo que o coletor de apatita empregado foi óleo de soja saponificado com hidróxido de sódio e o depressor das partículas de ganga - magnetita, carbonatos, micas, quartzo, diopsídio e perovskita/anatásio - foi amido de milho gelatinizado com hidróxido de sódio). O emprego combinado de bolhas apresentou incrementos na recuperação de P2O5, com pequena queda no teor de P2O5 e elevada cinética, em relação aos ensaios STD em praticamente todas as condições estudadas, com valores variando entre 0,2 e 8.9%. Os incrementos quando a porcentagem de sólidos foi de 35% p/p (até 2,7%) foram consideravelmente menores que os obtidos com 28% de sólidos (até 8,9%). Em algumas condições, o uso concomitante de MBs + MaBs e NBs + MBs + MaBs foi capaz de superar, já na primeira coleta (1,5 min de ensaio), a recuperação total de fosfato obtida no ensaio standard. No caso do quartzo, os ensaios de microflotação (realizados em tubo de Hallimond modificado) com e sem a presença de NBs mostraram que a associação de NBs às MaBs aumentou a recuperação de quartzo (até 39%) em praticamente todas as condições estudadas, mostrando sua efetividade tanto com partículas finas quanto com as mais grossas. Já os ensaios realizados em célula mecânica com e sem adição de NBs, mostraram que o emprego de NBs foi responsável pelo aumento de 23 pontos percentuais na recuperação de quartzo. Ainda, a cinética de flotação aumentou significativamente e já no primeiro min do ensaio com NBs obteve-se cerca do dobro da recuperação de quartzo do ensaio standard. Os resultados obtidos na dissertação mostram o elevado potencial das NBs combinadas a outras distribuições de tamanhos de bolhas na melhoria do processo de adesão bolha-partícula e na flotação de minérios fosfáticos finos e de frações granulométricas distintas de quartzo, principalmente em tempos curtos. / The objective of this work was to evaluate the interactions between bubbles with different sizes (diameters) and mineral particles and the effect of the combinations of these bubbles on the flotation of ores, on a bench scale. The bubbles used in these studies were: i) Nanobubbles - NBs, mean diameter of 150-200 nm; ii) Microbubbles - MBs, average diameter of 70 μm; and iii) Macrobubbles - MaBs, average diameter of 1 mm. Dispersions of NBs and MBs were generated after depressurizing-cavitation of the saturated water in air. The saturation pressures were, respectively, 2.5 and 4.0 bar. The bubble-particle mineral interaction studies were developed using a photographic system that allowed to evaluate the adhesion of bubbles to the particles of quartz (high purity grain) and apatite according to the type of bubbles injected. The results showed that the highest adhesion of bubbles in the apatite grain occurred with the combination of NBs + MBs + MaBs and, in the case of quartz, an expressive concentration of adhered MaBs was obtained after "conditioning" of the mineral with NBs. The NBs were confined to the surfaces of the mineral grains as a result of the dissipation of the free surface energy of the solids due to their roughness and, therefore, it increased the adhesion mechanism of other bubbles (MBs and / or MaBs). The study of the evaluation of the associations of bubbles in the flotation was carried out with the mineral systems quartz and phosphate ore. In the case of phosphate ore, consisting of 35% fine particles (<37 μm), the studies evaluated the combination of i) NBs + MaBs; ii) MBs + MaBs; and iii) NBs + MBs + MaBs, in the kinetics and flotation separation parameters, in relation to the standard test, which employs the use of only MaBs. The effects were evaluated in four situations involving percentage of solids (28 and 35% by weight) and concentration of reagents (1000 g·t-1 collector + 600 g·t-1 depressant and 500 g·t-1 collector + 300 g·t-1 of depressor; the apatite collector used was a saponified soybean oil with sodium hydroxide and the depressant of the ganga - magnetite, carbonates, micas, quartz, diopside and perovskite / anatase particles - was a gelatinized corn starch with sodium hydroxide). The combined use of bubbles presented increases in the recovery of P2O5, with a small drop in P2O5 content and high kinetics, in relation to the STD tests in practically all the studied conditions, with values varying between 0.2 and 8.9%. The increments when the percentage of solids was 35% w/w (up to 2.7%) were considerably lower than those obtained with 28% solids (up to 8.9%). In some conditions, the concomitant use of MBs + MaBs and NBs + MBs + MaBs was able to overcome, in the first min and a half of the test, the total phosphate recovery obtained in the standard tests. Regarding the quartz, the microflotation tests (performed in modified Hallimond tube) with and without the presence of NBs showed that the association of NBs with MaBs increased the recovery of quartz (up to 39%) in practically all the studied conditions, showing its effectiveness with both fine and coarse particles. However, the tests performed in mechanical cell with and without addition of NBs showed that the use of NBs was responsible for the increase of 23 percentage points in quartz recovery. Also, flotation kinetics increased significantly and ealier in the first min of the NBs test, about twice the quartz recovery of the standard test was achieved. The results obtained in the dissertation show the high potential of NBs combined with other bubble size distributions in the improvement of the bubble-particle adhesion process and the flotation of fine phosphatic or quartz granulometric fractions, especially in short times.

Rare earth elements (REE) are considered as critical and non-substitutable metals for electronics and green technology. A greater diversity of supply is needed and the REE occur in a wide range of REE- and REE-bearing minerals within different ore deposit types. The beneficiation processes for REE ores can vary widely based on their mineralogy and texture. It is, therefore, essential to understand the mineralogical characteristics when designing processing routes. Little research was carried out on this topic until the last few years, apart from bastnäsite, monazite, and xenotime, and most REE minerals in deposits currently under exploration are poorly understood in terms of processing characteristics. This geometallurgical study brings together the results of process mineralogy and minerals processing to recover synchysite-(Ce) and apatite from the carbonatite at Songwe Hill, Malawi. This deposit is unusual because it is a potential carbonatite source of both LREE and HREE. Results from previous flowsheet development studies on this deposit suggest that flotation is the most promising processing route and therefore this study concentrated on testing this hypothesis. It sought to understand the mineralogy better in order to predict processing response and carried out a series of flotation experiments to improve the processing efficiency. It also investigated the fundamental magnetic properties of the rare earth fluorcarbonate minerals (including synchysite) and established for the first time that there is a systematic variation in their properties that can be applied to minerals processing. Eight samples of REE carbonatite drill core, crushed to 1700 μm, and a composite sample ground to 53 μm and 38 μm were used throughout this research. Automated mineralogy (QEMSCAN®) was applied to determine the mineralogical characteristics of the ore deposit. This utilised a novel species identification protocol (SIP) for REE minerals in carbonatites, which was validated by electron microscopy (SEM-EDS), and electron probe microanalysis (EPMA). The principal REE minerals at Songwe are the REE fluorcarbonates, synchysite-(Ce) and also parisite-(Ce). These are challenging minerals for automated mineralogical techniques owing to their chemical similarity and common occurrence either as bladed (needle-like) crystals, which is the main textural type at Songwe Hill, or as syntaxial intergrowths. However, using the SIP developed in this study, the QEMSCAN® can distinguish between these minerals based on the Ca content and can also recognise syntaxial intergrowths on a scale of about > 20 μm. The Songwe Hill carbonatite hosts about 6 wt% to 10 wt% of REE- and REE-bearing minerals. Apatite hosts the more valuable HREE in addition to P2O5, followed by synchysite-(Ce)/parisite-(Ce) (mainly synchysite-(Ce)), and minor florencite-(Ce), which host the LREE. These minerals are commonly associated with the predominant gangue minerals, ankerite and calcite, and, to a lesser extent Fe- Ox/CO3 and K-feldspar, strontianite and baryte. Fundamental magnetic properties of pure REE fluorcarbonate single crystal minerals using a vibrating sample magnetometer (VSM) were determined. The magnetic susceptibility is highly dependent on the mineral composition. It is positive (paramagnetic) for bastnäsite-(Ce) and gradually decreases as the amount of Ca increases in parisite-(Ce), becoming negative (diamagnetic) for the Ca-rich member of the series, röntgenite. Synchysite-(Ce) in this deposit was experimentally determined by magnetic separation and behaved as a diamagnetic mineral. This can be explained by the layered structure common to the REE fluorcarbonate series minerals. Selected laboratory scale mineral processing experiments including magnetic separation and froth flotation were performed. Pre-concentration tests by magnetic separation showed a recovery of 84% for P2O5, 80% for Y2O3, and 76% for Ce2O3 in the non-magnetic product, with gangue minerals rejection of about 49% for ankerite and 48% for Fe-Ox/CO3 to the magnetic product. Apatite and synchysite-(Ce) loss to the magnetic product is mainly the result of their association with the paramagnetic minerals i.e. ankerite and Fe-Ox/CO3 as indicated by automated mineralogy. A spectrophotometer was utilised to measure the solubility of the organic chemical reagents including fatty acids and lignin sulphonate in different alkaline solutions and to determine the appropriate operating parameters for bench flotation tests. The results indicated that the solubility of fatty acids increased with increasing the pH value from 8.5 to 10.5, while the opposite was observed for lignin sulphonate. 35 bench-scale froth flotation tests under a wide range of chemical and operating conditions including pH modifiers and dosages, soluble and insoluble collectors, depressants, temperature, and conditioning time were performed. The results demonstrated that fatty acids and lignin sulphonate are sensitive to changes in pH, conditioning time, and temperature. These factors significantly affected flotation efficiency. A recovery of 86% for P2O5 and 74% for both of Y2O3 and Ce2O3 with TREO upgrading from 1.6 wt% to 3.8 wt% at a mass pull of 31% were achieved under a constant pulp pH of 9.5, elevated temperature, and long conditioning time. This study suggests that combining magnetic separation and froth flotation techniques to pre-concentrate and upgrade the REE- and REE-bearing minerals, should be considered further to minimise the cost of the chemical reagents used in froth flotation and gangue leaching.

Este trabalho apresenta a rota de concentração de manganês através da flotação reversa de caulinita, presente na forma de ganga, em um rejeito proveniente do beneficiamento de minério manganês do Azul. Tem-se como objetivo o desenvolvimento da rota de concentração por flotação de finos de manganês através de coletores e depressores que conduzem a separação seletiva entre os minerais de manganês e de ganga, o que, possivelmente, contribuirá para o processamento de minérios atualmente considerados como marginais, aumentando a vida útil de reservas existentes e futuras, e promovendo o aproveitamento de minérios finos de manganês depositados em barragens. Inicialmente, realizou-se o estudo de caracterização mineralógica, subsidiando os estudos de flotação em bancada na definição da rota de concentração. Verificou-se que o rejeito é composto por caulinita (71% em massa) e, em menor proporção, por criptomelana-holandita (17% em massa). A caulinita apresenta liberação global de 88%, e os óxidos de manganês apresentam liberação de 52%, com aumento para os finos, sendo um aluminossilicato comum nos minérios brasileiros. Tendo em vista a tendência de exaustão dos minérios ricos, é quase inevitável o aumento da relevância de operações unitárias complementares de concentração no beneficiamento de minérios que serão explotados nas próximas décadas. Neste contexto, esta dissertação antecipa uma necessidade da indústria mineral. Estudos de flotação em escala de bancada, com amostras previamente deslamadas em 10 m, foram realizados para a definição da rota de concentração. A melhor condição obtida para a concentração foi a de flotação catiônica reversa a 20% de sólidos, em pH>10, usando como depressor fubá ou Fox Head G2241 (na concentração 227 mg/L ou 900 g/t) para a depressão dos minerais de manganês e o coletor amido-amina Flotigam 5530 (na concentração 1.360 mg/L ou 5.333 g/t.). No que diz respeito à cinética de flotação, após o condicionamento com os reagentes, o tempo de flotação do estágio rougher deve ser de 5-6 minutos, e do estágio scavenger-1, de 6 minutos, sem adição de reagentes. Os concentrados dessa 1ª etapa, após o condicionamento com o depressor (amido ou Fox Head na concentração de ~90 mg/L ou ~500 g/t) e o coletor (Flotigam 5530 ou Lilaflot 811M na concentração de ~364 mg/L ou ~2030 g/t) em pH>10, devem alimentar uma 2ª etapa, composta por um estágio cleaner realizado em 6 minutos, produzindo uma espuma que alimentará o próximo estágio, o scavenger-2. Este deverá ser flotado por 4 minutos, sem adição de reagentes. O estudo com reagentes indicou que o Fox Head G2241 e o fubá apresentam desempenhos semelhantes, e podem ser usados como depressores dos minerais de manganês. Em relação ao coletor catiônico, o coletor do tipo amido-amina (Flotigam 5530) é o mais indicado, pois apresentou melhores resultados de recuperação metalúrgica comparativamente à éter amina Lilaflot 811M. O rejeito, composto por caulinita e outros minerais argilosos apresenta notável capacidade de alterar as propriedades reológicas da polpa de flotação, prejudicando a mistura dos reagentes, influenciando a cinética de flotação e tornando extremamente relevante a realização da flotação em baixo percentual de sólidos (20% de sólidos). / This paper presents the route of manganese concentration through the process of reverse flotation of kaolinite present in the tailings from the ore beneficiation of Manganese taken from the \'Mina Azul\' mine located in Para Brazil. This research aims to develop a route of fine manganese concentration by flotation through the study of collectors and corn starch, that conduct the selective separation between the manganese minerals and gangue, This process could possibly contribute to the beneficiation of ores currently deemed marginal and consequently extend the useful life of existing and future reserves, as well as, make viable the exploitation of the fine manganese ores deposited in dams. Initially studies of mineralogy were conducted in order to obtain grants for laboratory scale flotation studies on the definition of the concentration route, where the waste is mainly composed of kaolinite (71 wt%) and smaller proportions of cryptomelane - holandita (17 wt%) . Where kaolinite presents a global liberation of 88 % manganese oxides present a global release of 52 %, increasing the fine. The growing increase in the ore presented as a kaolinite contaminant motivated the execution of this research which focuses on the concentration of manganese ore tailings and evaluates several types of reagents, some already presented in the literature and others suggested in this dissertation. Kaolinite is an aluminosilicate common in Brazilian ores and considering the tendency for the exhaustion of rich ores it is almost inevitable that additional unit concentrations should be increasingly relevant in the beneficiation of ores to be exploited in the coming decades, this dissertation anticipates the future needs of the mineral industry. Flotation Studies on a laboratory scale with samples which had previously undergone 10m desliming were performed in order to define the concentration route where the best condition was obtained for the concentration of cationic reverse flotation at 20 % solids at pH > 10 using as a depressant ( or Starch Fox Head G2241 227 mg / L or 900 g / t ) for depression of the minerals manganese, collector and starch - amine ( 5530 Flotigam 1.360 mg / L and 5.333 g / t). With regard to the kinetics of flotation, after conditioning with reagents, the time of the rougher flotation stage should be 5-6 minutes and the scavenger1 - should be 6 minutes, without the addition of reagents. The concentrates during this 1st step, after conditioning with depressant ( starch or Fox Head on the concentration of ~ 90 mg / L or ~ 500 g / t ) and collector ( Flotigam Lilaflot 811m in 5530 or concentration of ~ 364 mg / L or ~ 2030 g / t ) at pH > 10 should feed a 2nd stage consisting of a cleaning process. This in turn is followed by a scavenger-2 stage, where the cleaner flotation should be performed for 6 minutes, producing a foam which feeds the scavenger- 2 stage. It should be floated for 4 minutes without the addition of reagents. The study of reagents indicated that the Fox Head G2241 and corn have a similar performance and can be used as manganese mineral depressants, while in relation to the cationic collector starch - amine (Flotigam 5530) is the most suitable collector reagent. This is because it provided higher metallurgical recovery compared to 811m Lilaflot ether amine. The waste is composed predominantly of kaolinite, thus like other clay minerals it shows a remarkable ability to change the rheological properties of the flotation pulp thus damaging the mixing of the reactants and influencing the kinetics of flotation. This consequently makes it extremely relevant to the achievement of the flotation with 20% of solids.

Os processos envolvidos no beneficiamento do carvão produzem efeitos nocivos para o meio ambiente, principalmente pela quantidade e natureza dos rejeitos que são gerados. Estes rejeitos comumente denominados piritosos, mesmo não apresentando altos conteúdos de pirita, constituem um material ácido que causa efeitos nocivos ao meio ambiente, principalmente aos corpos dágua. Estes rejeitos geralmente são depositados em barragens de rejeitos. Operações de beneficiamento como a flotação, consagrada na recuperação de finos, podem desempenhar um importante papel no processo de recuperação destes rejeitos de partículas ultrafinas. O rejeito carbonoso estudado nesta pesquisa provém da barragem de rejeitos El Cantor, localizada na Colômbia, na mina El Cerrejón. O processo de beneficiamento envolve ciclones de meio denso e espirais. A caracterização revelou que o material possuim teor de cinzas de 56% e poder calorífico de 5.800 BTU/lb, o teor de enxofre é 1,2%. Em termos de granulometria o material é considerado ultrafino já que 63% é menor que 0,014 mm. O conteúdo de matéria carbonosa deste rejeito é facilmente recuperado por flotação, como se demonstra neste trabalho. É possível recuperar 74% da matéria carbonosa e obter um produto com 7,3% de cinzas e poder calorífico de 14.225 BTU/lb em base seca. / The processes involved in coal preparation generate harmful effects to the environment, mainly due to the quantity and nature of the wastes that are generated. These tailings generally called pyritic, not even showing high content of pyrite are an acid material, harmful to the environment. These tailings are usually disposed of in tailings dams. Froth flotation will be important as a coal preparation process to recover these ultrafine particles. The tailings, studied in this work come from a process involving dense medium cyclones and spirals. They have an ash content of 56% and a calorific value of 5,800 BTU / lb, the sulfur content is 1.2%. In terms of size the material is considered as ultrafine as 63% is less than 0.014 mm. The coal matter content of these tails is easily recovered by froth flotation, as evidenced in this work. It is possible to recover 74% of the coal matter and to obtain a product with 7.3% ash and calorific value of 14,225 BTU / lb in dry basis.

Várias tentativas de correlacionar o tamanho da partícula e a resposta da flotação nas maiores usinas do Brasil (usinas de minério de ferro e fosfato) têm mostrado que partículas grossas (dp100 m) não flotam eficientemente. Uma vez que a suspensão de sólidos é uma condição necessária para a coleta de partículas, o estudo da suspensão de partículas grossas em células de flotação é totalmente justificado e constitui o objetivo desta tese. Neste trabalho, a suspensão de sólidos foi estudada em célula Denver e Wemco de laboratório (6 L) com os minerais apatita, quartzo e hematita, classificados como grossos (dp100 m). Estudo complementar foi realizado em célula piloto Metso (3000 L), no processamento de minério de Ni, no oeste australiano. A circulação de fluido nas células Denver e Wemco foi caracterizada pelo número de bombeamento do impelidor (NQ) e pela velocidade da água (vb), medida na descarga do impelidor, numa faixa de operação normalmente utilizada nos ensaios de flotação (900rpmN1300rpm). Para condições não-aeradas, NQ=0,043 e 12,7cm/s vb 18,3cm/s para célula Denver, e NQ=0,57 e 15,0cm/svb21,8cm/s, para Wemco. Em condições aeradas (0,05cm/sJG0,15cm/s para Denver e 0,52cm/sJG0,95cm/s para Wemco), assim como nas bombas centrífugas, a capacidade de bombeamento do impelidor diminui consideravelmente: 0,028NQ0,038 e 8,4cm/svb17,3cm/s para Denver e 0,42NQ0,53 e 11,6cm/svb 19,8cm/s para Wemco. Medidas obtidas com um transdutor de pressão, colocado próximo da região rotor/estator (células Denver e Wemco) ilustraram a capacidade dos impelidores de gerarem turbulência em células mecânicas de flotação. A rotação mínima do impelidor (Njs) em que nenhuma partícula permanece no fundo do tanque por mais do que 1 segundo (Critério 1-s de Zwietering) foi determinada para ambas a células (Denver e Wemco), em condições aeradas (Njsg) e não-aeradas (Njsu). Um modelo empírico foi utilizado para relacionar a rotação crítica de suspensão (Njs) com as propriedade sólido (diâmetro-dp, massa específica-s)-liquido (massa específica-L; concentração mássica de sólidos-X, viscosidade-)-gás (JG). Os resultados indicaram a influência dessas variáveis no valor de Njs, de acordo com o expoente de cada termo: (L)0,36-0,42> (dp)0,3> (X)0,2 > ()0,06-0,07. Através dos resultados de suspensão de apatita, levando em consideração seu tamanho e velocidade terminal (vt) e Njs foi possível relacionar o status da suspensão (segregação, suspensão e arraste) com a rotação do impelidor (N/Njsu) versus (vt/vb). Verificou-se que os valores de (N/Njsu) e (vt/vb) mais favoráveis para a suspensão de partículas grossas não são os mesmos para partículas finas. O perfil de distribuição axial de apatita (dp=127 m) em célula Denver, mostrou que quanto maior o valor de N, mas uniforme será a distribuição vertical de sólidos na célula, enquanto que em baixas rotações há uma segregação de sólidos no fundo do tanque. Quando a velocidade superficial de ar, em célula Metso, variou de JG=0,92 cm/s para JG=1,59 cm/s, aumentou a concentração de partículas grossas próximo ao fundo do tanque. O Modelo de Sedimentação-Dispersão possibilitou a identificação dos limites das zonas turbulenta e quiescente, nas células Denver e Metso. Em ambas as células, quanto maior a taxa de aeração, menor a espessura da zona turbulenta. / Several attempts to correlate particle size and flotation response at the biggest Brazilian plants (iron ore and phosphate) have concluded that coarse particles (dp 100m) do not float efficiently. As solids suspension is a necessary precondition for particle collection, the study of coarse particle suspension in mechanical cells is fully justified and it is the objective of this thesis. In this work, particle suspension was studied in laboratory Denver and Wemco flotation cells (6,0 dm3) with apatite, quartz and hematite coarse particles. Complementary study was carried out in pilot scale with a Metso (3,000 dm3) cell which processed Ni ore in Western Australia. Fluid circulation in Denver and Wemco laboratory cells was characterized by the impeller pumping number (NQ) and also by water velocity (vb) measured at the impellers discharge under a typical range of working rotational speed (900 rpm N 1,300 rpm). For ungassed conditions, Denver impeller showed NQ=0.043 and 12.7cm/s vb 18.3cm/s, whereas Wemco type showed NQ=0.57 and 15.0 cm/s vb 21.8 cm/s. Under gassed conditions (0.05 cm/s JG 0.15cm/s for Denver; 0.52 cm/s JG 0.95 cm/s for Wemco), like centrifugal pumps, the impeller pumping capacity decreased markedly: 0.028 NQ 0.038 and 8.4 cm/s vb 17.3 cm/s for Denver and 0.42 NQ 0.53 and 11.6 cm/s vb 19.8 cm/s for Wemco. Measures using a pressure transducer placed near the stator/impeller discharge region (Denver and Wemco) illustrated the ability of both impellers to create turbulence in the cells. The impellers rotational speed (N) at which no particle remains on the cell bottom for more than one second (Zwieterings 1-s Criterium) was determined for Denver and Wemco cells under gassed (Njsg) and ungassed (Njsu) conditions. An empirical model was used to correlate Njs to particle (diameter-dp, specific gravity-s)-liquid (specific gravity-L; solids mass concentration-X, viscosity-)-gas (JG) properties. The results of the model indicated a ranking for the influence of the variables on Njs based on its power: (L)0.36-0.42> (dp)0.3> (X)0.2 > ()0.06-0.07. Regarding apatite particles, taking into account its size, terminal settling velocity (vt) and Njsu, it was possible to address the status of particle suspension (segregation, suspension and dragging) to impeller rotation (N/Njsu) versus fluid velocity at the discharge of the impeller (vt/vb). It was verified that the values of (N/Njsu) and (vt/vb) more favorable to promote the suspension of the coarsest particles are not the same for the finest ones. Distribution of apatite particles (dp=127m) along the height of Denver cell indicated that when N increases, particles become more uniformly distributed along the impellers axis, whereas at lower values of N, a segregation occurs on the cell bottom. At Metso pilot cell, when air feed was increased from JG=0.92 cm/s to 1.59 cm/s, the concentration of coarse particles (D50 > 100 m) on the lower part of the cell increased markedly. The adoption of the Sedimentation-Dispersion Model to Denver and Metso cells allowed the identification of the limit of the turbulent zone versus quiescent zone within the cell. In both cells, the higher was the air flow-rate, the lower was the height of the turbulent zone.

A Drenagem Ácida de Minas (DAM) é um dos maiores problemas ambientais que enfrenta a mineração e extração de sulfetos metálicos e carvão mineral a nível mundial. Essas águas, oriundas da oxidação de minerais sulfetados presentes na matéria inorgânica (principalmente pirita), contêm altos teores de íons sulfato, metais pesados e acidez. A Região Carbonífera de Criciúma/SC, por exemplo, encontra-se atingida pelas drenagens ácidas e enfrenta problemas de escassez e poluição dos seus recursos hídricos e do solo. O presente trabalho tem por objetivo analisar as alternativas de tratamento ativo de DAM’s no estado de Santa Catarina, em especial a flotação como processo de separação sólido-líquido dos precipitados gerados na neutralização e floculação. Ainda, o estudo visa apresentar e discutir os critérios de qualidade da água sugeridos no Brasil e aqueles exigidos pelos principais países que adotam o reúso. O trabalho compara estes critérios às características de uma DAM tratada pelo processo NF-FADAT (neutralização, floculação e flotação por ar dissolvido de alta taxa), apontando as possibilidades de reúso para a água tratada, de acordo com a legislação vigente. Os estudos em escala piloto (1 m3h-1) foram realizados com um efluente ácido (pH = 3,0±0,5) de uma mina extinta (vazão de 30-200 m3h-1), a pH’s 7 e 9, na estação de tratamento de efluentes SS-16 (São-Simão em Criciúma), para remoção de metais (Fe, Al e Mn) na forma de hidróxidos. Foram realizados ainda estudos em pH 12, como alternativa para precipitação e remoção de íons sulfato (SO4 -2) na forma de etringita (3CaO.3CaSO4.Al2O3.31H2O). As concentrações finais médias dos metais Fe, Mn e Al no tratamento a pH 9 foram 0,2, 0,7 e 2,9 mgL-1, respectivamente. Estes valores atendem a padrões como os da EPA (agência de proteção ambiental dos Estados Unidos) para irrigação por um período de até 20 anos, mas no Brasil ainda não existe legislação a respeito. O custo operacional (aproximado) do tratamento a pH 7 e 9 foi bastante semelhante, sendo, respectivamente, R$m-3 0,86 e 0,88. Estes valores são muito vantajosos quando comparados à tarifa cobrada pela CASAN - Companhia Catarinense de Águas e Saneamento para a água tratada, que no caso de SC custa R$m-3 5,10. O tratamento a pH 12 apresentou uma elevada eficiência, com concentração final de SO4 -2 em torno de 150 mgL-1, valor que atende aos padrões de potabilidade da água, dados pela Portaria MS 518/2004. O custo do tratamento a pH 12 (R$m-3 6,40) não considera o possível reaproveitamento da etringita gerada no processo como, por exemplo, em indústrias cerâmicas, o que poderia reduzir esse custo. Devido a uma maior eficiência na remoção de Mn em relação ao pH 7, a melhor relação custo/benefício foi obtida com o tratamento a pH 9. Neste pH, a qualidade final da DAM após o tratamento atende à padrões para reúso estabelecidos em diretrizes aplicadas no Brasil, como a NBR 13.969 e por órgãos como a Agência Nacional das Águas (ANA), a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) e Environmental Protection Agency of United States (EPA). Os resultados comprovaram a eficiência da técnica estudada para o tratamento futuro da DAM-SS16, pois a qualidade da água tratada apresenta bom potencial para reúso na comunidade local ou municipal em diversos fins não-potáveis, urbanos e industriais, como irrigação (de jardins, canteiros de ruas e avenidas, parques e praças, pomares e pastagens), chafarizes e espelhos d’água, lavagem de pisos e calçadas, descarga em sanitários ou construção civil (preparação de concreto, abatimento de poeiras). Entretanto, a prática do reúso é dificultada no Brasil em função de que ainda não existe uma legislação específica visando regular o setor, proteger o meio ambiente e a saúde da população. / Acid Mine Drainage (AMD) is one of the biggest environmental problems faced by metallic sulfides and coal mining and extraction industries worldwide. These water streams come from inorganic matter sulfide minerals (especially pyrite) oxidation and are rich in sulfate ions, heavy metals and acidity. The coalfield of Criciúma/SC, for example, suffers the effects of acid drainage, facing problems like water and soil scarcity and pollution. This work aims to analyze the AMD active treatment alternatives in Santa Catarina, especially the use of flotation as a solid-liquid separation process for the precipitated solids produced during neutralization and flocculation. This study also presents and discusses the water quality criteria suggested in Brazil and those required by the main countries worldwide that adopted water reuse. This work compares these criteria to the characteristics of an AMD treated by the NF-FADAT process (neutralization, flocculation and high-rate dissolved air flotation), pointing the possibilities of the treated water reuse, according to the current laws. The pilot studies (1 m3h-1) were carried out with an acid effluent (pH 3.0 ± 0.5) from an extinct mine (flow rate 30-200 m3h-1), at pH 7 and 9, at the effluent treatment station SS-16 (São Simão at Criciúma), to remove metals (Fe, Al and Mn) as hydroxides. Studies at pH 12 were also carried out, considering it as an alternative to sulphate ions (SO4 -2) precipitation and removal, forming etringite (3CaO.3CaSO4.Al2O3.31H2O). The Fe, Mn and Al final average concentrations at pH 9 were 0.2, 0.7 and 2.9 mgL-1, respectively. These results are in agreement with standards such as the EPA’s (United States Environmental Protection Agency) for irrigation for a 20 years period, but in Brazil there is no such kind of law. The treatment operational costs (approximately), at pH 7 and 9, were very similar, respectively R$m-3 0.86 and 0.88. These results are advantageous when compared to the CASAN’s (Company for Water and Sanitation of SC) fee for water treatment, which is R$m-3 5.10. Treatment at pH 12 presented a high efficiency, with a SO4 -2 final concentration around 150 mgL-1, which meets drinking water standards given by the Health Ministry’s Order 518/2004. The cost of such treatment (R$m-3 6.40) doesn’t take into account the possibility of reusing the etringite generated during the process, such as in ceramic industries, which could lead to its reduction. The best cost-benefit relation was reached with the treatment at pH 9 due to a higher efficiency in removing Mn if compared to pH 7. At pH 9, the AMD final quality after treatment meets the standards for reuse established in Brazil, as the NBR 13.969 and the ones from organizations such as ANA, SABESP and EPA. Results confirmed the efficiency of the studied method for future treatment of the AMD-SS16, because the treated water presented a high potential for reuse at local or municipal community for several urban and industrial, non-drinking uses, such as irrigation (of gardens, parks and squares, orchards and pastures), fountains, washing floors and sidewalks, disposal flush, or civil construction (concrete preparation, dust abatement). However, the practice of water reuse is not growing in Brazil, because there is no specific legislation regulating the sector to protect the environment and people’s health.

Este trabalho apresenta os resultados de pesquisas realizadas com rejeitos de bauxitas, provenientes da usina operada pela Companhia Brasileira de Alumínio CBA, em Itamarati de Minas, MG. O circuito industrial da CBA tem operações de escrubagem, peneiramento, deslamagem e separação de minerais pesados, através de um circuito de concentração em espirais Reichert e de separação magnética. Porém, ainda são perdidos importantes teores de alumina aproveitável na fração fina, que é atualmente considerada rejeito. A flotação reversa da sílica insolúvel presente neste rejeito, seguida de separação magnética do produto deprimido, permite recuperar gibbsita, e produzir areia para construção civil e manutenção de estradas. O concentrado magnético pode ser usado como aditivo de carga na produção de cimento Portland. Portanto, o beneficiamento desta fração, além da importância econômica, vem contribuir para a conservação dos recursos minerais. Através de ensaios em bancada e em usina piloto, este trabalho demonstra a aplicabilidade deste processo a bauxitas de Miraí, sudeste de Minas Gerais. Após a separação magnética, obtém-se um concentrado com recuperações de 28,8% em massa e 81,2% metalúrgica, com 54% de alumina aproveitável e relação Al2O3/SiO2 de 12,6. Os resultados aqui obtidos indicam viabilidade para aplicação industrial do processo desenvolvido. / This research presents the results achieved by the author in recovering gibbsite from industrial bauxite tailings. The tailings samples were provided by Companhia Brasileira de Alumínio CBA, from it´s Itamarati de Minas, MG plant. The CBA´s Itamarati de Minas plant has a complete circuit of scrubbing, desliming, and heavy minerals separation in spiral concentrators, complemented by high intensity magnetic separation, but it still loses the values contained in the fine fraction of the beneficiated ore, which currently consists of a tailing. Reverse flotation of the insoluble silica present in this tailings stream, followed by magnetic separation of the depressed product, allows to recover gibbsite, and produces silica sand, which can be used in civil construction work and road maintenance. The magnetic concentrate can be used as a charge additive to Portland cement production. Thus, the beneficiation of this fraction is important both economically and for mineral resources conservation. Through experimentation on bench and at pilot plant scale tests, this work explores the feasibility of such a process to the bauxites from Miraí, southeastern Minas Gerais state. After magnetic separation, the concentrate reached available alumina grades of 54% at pilot plant, with 28.8% mass recovery and 81.2% metallurgical recovery, with a Al2O3/SiO2 ratio of 12.6. This shows viability for industrial scale application of the process.

Cresce cada vez mais o interesse dos consumidores em relação à segurança dos alimentos, principalmente na sua forma de produção. Sendo assim, a citricultura caminha de encontro a essa tendência, adotando diferentes sistemas de produção. Dentre os fatores limitantes na citricultura, os ácaros destacam-se por gerar grande parte do custo de produção, devido ao uso de defensivos. Neste contexto de alcançar alternativas no processo produtivo, onde a aplicação fitossanitária é parte integrante, e sendo os ácaros os precursores dessa demanda, o presente estudo foi desenvolvido para avaliar o efeito dos sistemas de produção: Convencional (SPC), Integrada (SPI) e Orgânica (SPO) na densidade e flutuação populacional das famílias Eriophyidae, Tenuipalpidae e Phytoseiidae, assim como de sua acarofauna, e a identificação das espécies de fitoseídeos. O estudo foi conduzido sobre pomar de variedade Valência em cada um dos sistemas de produção, localizados nos municípios de Mogi-Guaçu e Aguaí, entre Abril de 2003 e Abril de 2005. A unidade experimental ?planta? foi determinada ao acaso, sendo dez em cada sistema, amostrando-se três órgãos vegetais: folha, fruto e ramo. Da acarofauna levantada, o SPO apresentou 56,98%, superando com evidência o SPC (22,07%) e o SPI (20,97%). Contudo, a distribuição desse bioma entre os sistemas de produção apresentou uma abundância relativa de proporção similar quanto aos hábitos alimentares, com: 87,59% (SPC), 86,33% (SPI) e 84,70% (SPO) de famílias fitófagas, 6,9% (SPC), 8,72% (SPI) e 8,31% (SPO) de generalistas e 5,52% (SPC), 4,95% (SPI) e 6,92% (SPO) de predadores. Entre os fitoseídeos identificados, Iphiseiodes zuluagai Denmark & Muma foi o mais abundante no SPO, enquanto que Euseius concordis (Chant) no SPC e SPI. Desta forma, entendese que E. concordis demonstrou maior resistência a ação de defensivos adotados por SPC e SPI. Diante disso, é necessário se dar maior atenção a E. concordis nas estratégias de controle biológico aplicado em regiões citrícolas com condições ambientais e climáticas favoráveis a essa espécie. Quanto à densidade populacional das famílias Eriophyidae e Tenuipalpidae, os eriofiídeos no SPO mostraram densidade superior ao SPC (p=0,021), e alguma evidência de superioridade ao SPI (p=0,167), enquanto que os tenuipalpídeos foram consistentemente superiores aos outros sistemas (p<0,001). Em relação à família Phytoseiidae, a superioridade do SPO também foi significante (p=0,046) ao SPC e evidente (p=0,007) à SPI. Não obstante o SPO apresentar densidade populacional superior, os eriofiídeos se encontraram num nível populacional aceitável, demonstrando a viabilidade do SPO quanto à densidade de eriofiídeos. No entanto, o SPO se mostrou vulnerável aos tenuipalpídeos uma vez que apresentou focos da doença leprose do citros. Na comparação entre o SPC e o SPI, o efeito de sistema não apresentaram diferença nos fitoseídeos (p=0,545), eriofiídeos (p=0,728) e tenuipalpídeos (p=0,305). Todavia, o SPI necessitou de um número de aplicações fitossanitárias inferior (9 contra 16 do SPC) para apresentar uma população de ácaros semelhante. Esses valores mostraram a importância do Manejo Integrado de Pragas de forma periódica e criteriosa, efetuado pelo SPI, e não contemplado com os mesmos parâmetros pelo SPC. / The consumer&#39;s interest about food quality has been increasing, mainly in its production form. On this way, the citriculture is following this tendency, adopting different production systems. The citriculture is an expensive culture and the bigger part is the high consume of defensive against mites. Based on the reaching alternatives in the productive process, where the intervention phytossanitary is an integral part, and being the mites the demand&#39;s precursors, the present study was carried out to evaluate the effect of the three production systems: Conventional (SPC), Integrated (SPI) and Organic (SPO) in the density and family&#39;s population flotation of Eriophyidae, Tenuipalpidae and Phytoseiidae, as well as of yours mite fauna, and the identification of the phytoseiid species. The study was led on orchard of variety Valência in each one of the production systems, located in Mogi-Guaçu and Aguaí city, between April, 2003 and April, 2005. The experimental unit &#34;tree&#34; was determined by accident, being ten in each system, sampling three vegetable organs: leaf, fruit and branch. Of the lifted up of mite fauna, SPO presented 56.98%, overcoming with evidence SPC (22.07%) and SPI (20.97%). However, the biome distribution between the production systems presented a relative abundance of similar proportion in relation of eating habits, with: 87.59% (SPC), 86.33% (SPI) and 84.70% (SPO) of phytophagous families, 6.9% (SPC), 8.72% (SPI) and 8.31% (SPO) of generalist and 5.52% (SPC), 4.95% (SPI) and 6.92% (SPO) of predatory. Among the identified phytoseiid mites, Iphiseiodes zuluagai Denmark & Muma was more abundant in SPO, while Euseius concordis (Chant) in SPC and SPI. This way, understands that E. concordis has demonstrated a high resistance against the action of defensive adopted by SPC and SPI. Because of that, it is necessary to pay more attention in E. concordis on applied biological control strategy at citrus&#39;s areas with environmental and climatic conditions favorable for this specie. In relation of the population density of the families Eriophyidae and Tenuipalpidae, the eriophyoid mites in SPO showed upper density to SPC (p=0.021), and some superiority evidence to SPI (p=0.67), while the false spider mites was consistently higher than in the others systems (p <0.001). In relation the family Phytoseiidae, the superiority of SPO was also significant (p=0.046) to the SPC and evident (p=0.007) to SPI. Despite the SPO presents higher population density, the eriophyoid mites was in an acceptable population level, demonstrating the viability of SPO in relation to the eriophyoid mite&#39;s density. However, SPO was vulnerable to the false spider mites, were showed focuses of the citrus leprosies disease. In the comparison between SPC and SPI, there were no system effect in the population density of the phytoseiid mites (p=0.545), eriophyoid mites (p=0.728) and false spider mites (p=0.305). However, the SPI had needed a lower number of phytossanitary applications (nine against 16 of SPC) to show a similar population of mites. These values show the importance of Integrated Management of Pests in a periodic and discerning way, made by SPI and not by SPC.

A captação de água para abastecimento público, a cada dia, torna-se mais problemática devido ao grande número de mananciais eutrofizados. A eutrofização causa grande preocupação, pois é comum o surgimento de florações com presença de organismos fitoplanctônicos potenciais produtores de toxinas nocivas à saúde. Entre essas toxinas a grande contaminadora é a microcistina produzida por cianobactérias - tóxico potente que causa sérios agravos à saúde e pode levar à morte. Este trabalho de pesquisa testou alguns processos de tratamento de água - pré-oxidação, coagulação/floculação, flotação por ar dissolvido e adsorção em carvão ativado - com o propósito de verificar quão eficientes eles seriam na remoção dessa toxina. Em escala de laboratório foram realizados ensaios de coagulação/floculação, seguidos de flotação sem adição e com adição de pré-oxidante e carvão ativado em pó. Para a água de estudo verificou-se que o baixo pH é fator positivo para o tratamento. A pré-oxidação aplicada ao tratamento apresentou bons resultados na remoção de microcistina; o tempo de contato do oxidante também exerceu influência na qualidade. A associação de pré-oxidação e adsorção em carvão ativado elevou a eficiência de remoção de toxina. Embora os sistemas convencionais de tratamento de água não sejam eficientes na remoção de microcistina a flotação é melhor que a sedimentação. / At each day, the captivation of water for public supplying is becoming more difficult because of the emerging blooming with the presence of phitoplanktonic organisms which in turn are potential producer of harmful toxins to the health. Among those toxins the major contaminant is the microcistin produced by cyanobacteria - a powerful toxin that causes serious hazards to the health being able also to cause death. In this work the investigation had tested some water treatment processes - preoxidation, coagulation/flocculation, dissolved air flotation and adsorption on activated carbon - with the purpose to check how efficient they would be to remove that toxin. In the laboratory assays, coagulation/flocculation followed by flotation were performed with and without addition of preoxidant and activated carbon powder. In this study, the pH demonstrated to be a positive factor for the treatment. The preoxidation applied to the treatment presented good results in the microcistina removing; the oxidant contact time also played influence in the quality; the association of preoxidant and adsorption on activated carbon just raised the toxin remotion efficiency. Although the conventional water treatment systems are not efficient in the microcistina removal, the flotation is better than sedimentation.