Este trabalho teve por objetivo avaliar em escala de laboratório, o efeito do condicionamento em alta intensidade, CAI, como etapa de condicionamento da polpa préflotação, e a injeção de bolhas de tamanho intermediário (BI - < 600 μm, entre 20-150 μm neste estudo) juntamente com as bolhas produzidas pela célula de flotação (> 600 μm), na recuperação por flotação de partículas minerais finas (“F” 40-13 μm) e ultrafinas (“UF” < 13 μm) de um minério sulfetado de cobre e molibdênio. O minério utilizado nesse estudo corresponde a alimentação da flotação rougher da usina de concentração de Chuquicamata, pertencente a Corporación Nacional del Cobre de Chile, Codelco S/A, (Mina de Chuquicamata – Divisão Codelco Norte). Os principais parâmetros avaliados foram a energia transferida à polpa na etapa do CAI (entre 1 e 4 kwh·m-3 de polpa) e o volume e tempo de injeção de BI´s juntamente com as bolhas geradas pela célula de flotação. Os resultados foram avaliados em termos de recuperações metalúrgicas e teores totais de Cu e Mo (concentrados e rejeitos), constante cinética de flotação (modelo Klimpel), recuperação real (true flotation) e grau de arraste hidrodinâmico, e comparados com o ensaio Standard (STD, ou padrão, que simula a flotação rougher de Chuquicamata. Também foi avaliada a recuperação metalúrgica de Cu e Mo por faixa granulométrica no intervalo das frações F e UF, nas malhas de 40, 15 e 5 μm utilizando micropeneiras na separação. Os resultados mostram que as duas técnicas estudadas apresentam maiores recuperações metalúrgicas de Cu e Mo, maiores valores de constante cinética de flotação, diminuição no grau de arraste hidrodinâmico, sem prejuízo significativo dos teores de Cu e Mo nos concentrados finais de flotação. Nos estudos com CAI, os melhores resultados metalúrgicos foram obtidos com energia transferida a polpa entre 2-3 kwh·m-3. Com 2 kwh·m-3, a recuperação metalúrgica de Cu passou de 84% no STD para 87% e a de Mo de 72% para 74%, com aumento na constante cinética de flotação, flotação real e diminuição do grau de arraste hidrodinâmico. Nos estudos de flotação com injeção de BI´s, a recuperação metalúrgica global de Cu foi entre 2-3% superior ao estudo Standard - STD (Padrão) e os valores de constante cinética de flotação variando entre 4 e 4,4 min-1 (3 min-1 no STD). Dados por faixa granulométrica nas frações F e UF comprovaram, para ambas técnicas estudadas, aumentos significativos na recuperação metalúrgica nessas frações, principalmente na fração < 5 μm e na fração entre 5-15 μm. Nos melhores resultados dos estudos de flotação com CAI, o aumento de recuperação de Cu nessas frações foram de 5% (< 5 μm) e 7% (5-15 μm) comparadas com o STD, e para o Mo os aumentos foram de 3% e 9% respectivamente. Nos estudos de flotação com injeção de BI´s, os ganhos foram de 7% e 10% para Cu e 3% e 10% para o Mo. Os resultados são discutidos em termos dos parâmetros físicos, químicos e físico-químicos envolvidos no processo de agregação de partículas, da “captura ou coleta” de partículas por bolhas, e do potencial de conversão dessas duas técnicas não convencionais de flotação em tecnologias em usinas de concentração de minérios por flotação com problemas de recuperação nas frações finas e ultrafinas. / The aim of this work was evaluated, at laboratory scale, the effect of the high intensity conditioning (HIC), as a pre-conditioning stage of pulp, and flotation with “multi-bubbles” (bubbles with a wide size distribution) in the recovery by flotation of fines (“F” 40-13 μm) and ultrafines (“UF” < 13 μm) mineral particles of a copper/molybdenum sulphide ore, and compared with a standard mill laboratory procedure (STD). The sulphide ore correspond to the feed of Rougher flotation stage of the Chuquicamata concentrator, of the “Corporación Nacional del cobre del Chile”, Codelco S.A, (Chuquicamata mine – Codelco North Division). The mains parameters evaluated were the energy transferred to the pulp in the HIC stage (between 1-4 kwh·m-3) and time and volume of the middle size bubbles (MB, between 50-200 μm in this work) injection together with the bubbles generated by the flotation cell (> 600 μm). The results were evaluated through metallurgical recoveries and grades of Cu and Mo (concentrates and tailings), “true” flotation values and their degree of entrainment values. Finally, to assess the performance of flotation in the F and UF fractions, size by size copper and molybdenum recoveries were measured in the fractions > 40 μm; 40-15 μm; 15-5 μm and < 5 μm using micro-sieves to separation. The results showed that both techniques yielded higher metallurgical efficiencies than the mill standard, increase the process kinetic, decrease the degree of entrainment, with very similar concentrate grades. In the HIC studies, best results were obtained with values between 2-3 kwh·m-3 of energy transferred to the pulp. With 2 kwh·m-3, the copper metallurgical recovery up to 84% in the STD to 87%, and molybdenum up to 72% to 74%, with an increase in the kinetic constant rate and decrease of degree entrainment. In the flotation with a wide size bubbles distribution studies, copper metallurgical recovery was 2-3% higher than the STD, with kinetics constant rate between 4 and 4,4 min-1 (3 min-1 in STD). Size by size results showed, to both techniques, an increase in the Cu and Mo metallurgical recoveries in the F-UF fractions, mainly in the fractions < 5 μm and between 5-15 μm. The best results with HIC, were obtained an increase in the Cu metallurgical recoveries in these fractions of 5% (< 5 μm) and 7% (5-15 μm). The values to Mo were 3% and 9% respectively. In the flotation studies with MB`s injection, the gains were of 7% and 10% to Cu, and 3% and 10% to Mo. The results obtained are discussed in terms of physical, chemical and physico-chemicals parameters related to aggregation and capture (of particles by bubbles) phenomena and practical potential of theses techniques are envisaged.

A presente tese de doutorado apresenta estudos avançados de floculação com diferentes polímeros (poliacrilamidas), investigando os mecanismos da geração de flocos aerados e o desenvolvimento de técnicas de caracterização de sistemas multifásicos (bolhas, polímeros e sólidos) para aprimorar a separação de partículas por flotação utilizando suspensões modelos de partículas de carvão ativado e/ou de caulim. Distintos polímeros (aniônico, catiônico, nãoiônico e anfótero) foram caracterizados por técnicas de espalhamento de luz estático e dinâmico, eletroforese a Laser, tensiometria e ângulo de contato dinâmico revelando cadeias poliméricas com dimensões variadas e pesos moleculares na ordem de 106 mol.g-1. Estas estruturas químicas foram lineares, alongadas e/ou ramificadas nos polímeros não-iônicos (920SH), anfótero (ANF8170), catiônico (C448) e aniônico (A110) e somente ramificadas nos aniônicos (A100 e A150). Ainda, estas cadeias apresentaram densidades de cargas negativas (em uma ampla faixa de pH) para os polímeros aniônicos, não-iônico e anfótero com pontos isoelétricos (p.i.e.) similares em, aproximadamente, pH 2 e, de cargas positivas para os polímeros catiônicos com p.i.e., próximo de pH 10. Os estudos de floculação evidenciaram que as diferentes cadeias poliméricas influenciaram as estruturas dos agregados, sendo que os polímeros catiônicos (C448 e C498) formaram flocos de carvão ativado com dimensões pequenas. Os polímeros aniônicos (A100, A150 e A110), com similares densidades de carga e pesos moleculares médios, geraram flocos distintos com estruturas mais abertas para os aniônicos (A100 e A150) e, mais compactas, com o aniônico (A110). Ainda, o processo de floculação-flotação foi avaliado com uma nova técnica de caracterização de flocos aerados e sistemas multifásicos, denominada CFA, que foi projetada e construída na presente tese. Esta técnica apresentou grande praticidade e eficiência proporcionando obtenção de dados com maiores reprodutibilidades estatísticas de distribuições de tamanhos e velocidades de ascensão dos flocos. Estudos de floculação-flotação, em batelada (flotação por ar dissolvido - FAD) e em sistema de fluxo contínuo (FAD-Reator Gerador de Flocos - RGF®), foram realizados para investigar parâmetros químicos, físico-químicos e operacionais. Os resultados mostraram que o tipo e capacidade de adsorção dos polímeros sobre as partículas são parâmetros determinantes na formação dos flocos aerados que apresentaram velocidades máximas de ascensão de 150 m.h-1 e condições ótimas com a razão A/S de 0,02 mg.mg-1. Os flocos aerados foram constituídos por bolhas grandes aderidas, aprisionadas e/ou agregadas por interações de clusters of bubbles, “trens de bolhas” e/ou “bolhas floculantes” (descobertas nesta tese). Ainda, estudos de nucleação, crescimento e coalescência de bolhas de ar sobre superfícies hidrofílicas, na presença e ausência de diferentes reagentes (polímero, surfactante e amina), mostraram que estes mecanismos são influentes na formação dos flocos aerados. Os estudos de floculação-flotação, em sistemas de fluxo contínuo, utilizando o RGF®-FAD mostraram que a mistura de partículas, microbolhas de ar e macromoléculas poliméricas, em fluxo de turbulência adequada neste reator, foi fundamental na geração dos flocos aerados que na razão A/S de 0,02 mg.mg-1 constituíram 83 % da população com velocidades de ascensão na faixa de 70 – 150 m.h-1. Ainda, foi proposto um novo mecanismo para o processo de floculação envolvendo interações entre partículas e bolhas de ar cobertas por polímeros, que transformam as bolhas em “núcleos” de floculação denominados “bolhas floculantes”. Este mecanismo foi validado com os resultados de potencial zeta de bolhas que na presença dos polímeros aniônico (A100), não-iônico (920SH) e anfótero (ANF8170) mostraram um aumento expressivo na carga negativa das bolhas e, do polímero catiônico (C448), uma reversão de cargas. Assim, os distintos resultados obtidos na presente tese contribuíram de forma importante para um bom entendimento dos mecanismos de geração de flocos aerados, descoberta de novos mecanismos de floculação na presença de microbolhas pela formação de “bolhas floculantes” e de interações entre macromoléculas poliméricas e bolhas de ar. Estes resultados são de extrema utilidade para o design de sistemas de floculação-flotação mais compactos e modernos, contribuindo para maiores eficiências na agregação e separação sólido/líquido de partículas em suspensão, principalmente, em processos de tratamento de águas e efluentes líquidos e de finos de minérios por floculação seletiva. / The present thesis deals with advanced studies of flocculation with different polymers (polyacrylamides) investigating the aerated flocs generation mechanisms and the development of characterization of multiphase systems techniques (bubbles, polymers and solids) in order to improve the particles separation by flotation, using model suspensions of activated carbon and/or kaolin particles. Different polymers (cationic, anionic, non-ionic and amphoteric) were characterized using static and dynamic light scattering, Laser electrophoresis, tensiometry and dynamic contact angle showing distinct polymeric chains with several dimensions and molecular weight at 106 mol g-1. These chemical structures were linear, elongated and/or branched in the non-ionic (920SH), amphoteric (ANF8170), cationic (C448) and anionic (A110) and only branched in the anionics (A100 and A150) polymers. Yet, these chains showed negative charge density (in majority of pH range) to the anionic, non-ionic and amphoteric polymers with an isoelectric point (i.e.p.) at, approximately, pH 2 and, positive charge density to the cationic polymers with an i.e.p. at, approximately, pH 10. The flocculation studies showed that these different polymeric chains influenced the aggregate structures with the cationics polymers (C448 and C498) generating small flocs of activated carbon. The anionic polymers (A100, A150 and A110), with similar charge density and average molecular weight, generated different flocs with structures more open to the anionics (A100 and A150), and more compact flocs to the anionic (A110). Yet, the flocculationflotation process was evaluated using a new technique for characterizing aerated flocs and multiphase systems (bubbles, polymers and solids), named AFC, which was developed in the present thesis. This technique showed high practicality and efficiency enabling a data with more statistically reproducibility of flocs size and up-rising rate distributions. Flocculationflotation studies, in batch scale (air dissolved flotation – DAF), and, in continuous flow system (DAF – Flocs Generator Reactor - FGR®), were carried out to investigate chemical, physic-chemical and operational parameters. The results showed that the type and adsorption capacity of the polymers onto particles are important parameters in the aerated flocs formation, which showed maximum up-rising rates of 150 m h-1 and optimal conditions with A/S rate of 0.02 mg mg-1. The aerated flocs were constituted for large bubbles adhered, entrapped and/or aggregated by interactions of “clusters of bubbles”, “trains of bubbles” and/or “flocculant bubbles” (found out in this thesis). Yet, studies of nucleation, growth and coalescence of bubble onto hydrophilic surfaces, in the presence and absence of different reactants (polymer, surfactant and amine), showed that these mechanisms are influent on the aerated flocs formation. The flocculation-flotation studies, in the continuous flow system using the FGR®-DAF, showed that the mixture between particles, air microbubbles and polymeric macromolecules, in a suitable turbulent flow, was very important on the generation of aerated flocs. These aggregates constituted 83 % of a population with up-rising rates in the range of 70 – 150 m h-1 in a condition of A/S rate of 0.02 mg mg-1 in this reactor. Yet, it allowed evidence a new flocculation mechanism from interaction between particles and polymer-coated microbubbles which become the bubbles in flocculation “nuclei”, where particles flocculated generating new structures named, in the present work, “flocculant bubbles”. This mechanism was confirmed with the results of air bubble zeta potential, which in the absence and presence of anionic (A100), non-ionic (920SH) and amphoteric (ANF8170) polymers, showed a significant increases in the bubble negative charge, and, in the case of cationic polymer (C448), a charge reversion. Thus, the distinct results obtained in the present thesis contributed significantly to a good understanding about aerated flocs generation mechanisms, discovery of new flocculation mechanisms in the presence of air microbubbles by “flocculant bubbles” formation and of interactions between polymeric macromolecules and air bubbles. These results are very important to the design of flocculation-flotation systems more compacts and moderns contributing to higher efficiencies in the aggregation and solid/liquid separation of suspension particles, mainly, in water and wastewater treatment and ore fines by selective flocculation.

Submitted by Stéfany Moreira (stemellra@yahoo.com.br) on 2013-02-28T14:49:23Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ControleÓtimoColuna.pdf: 2334766 bytes, checksum: 4ea52145f43d5cf4b0064ba51c78d508 (MD5) / Approved for entry into archive by Neide Nativa (neide@sisbin.ufop.br) on 2013-03-13T22:05:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ControleÓtimoColuna.pdf: 2334766 bytes, checksum: 4ea52145f43d5cf4b0064ba51c78d508 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-13T22:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ControleÓtimoColuna.pdf: 2334766 bytes, checksum: 4ea52145f43d5cf4b0064ba51c78d508 (MD5) Previous issue date: 2008 / Devido ao aumento na demanda de recursos naturais não renováveis e a inevitável exaustão das jazidas minerais de alto teor, o desafio de efetuar o beneficiamento de minérios mais complexos, atendendo a especificações cada vez mais rígidas, tem proporcionado um maior destaque ao processo de flotação em coluna no contexto da indústria mineral. Na flotação em coluna, partículas hidrofóbicas, de um fluxo descendente de material alimentado a uma altura de aproximadamente ⅔ da coluna, medidos a partir de sua base, são arrastadas para uma zona de espuma por um fluxo ascendente de bolhas de ar em contracorrente, sendo que as partículas hidrofílicas são levadas para a região de limpeza por um fluxo de água de lavagem. Esta técnica de beneficiamento de minério têm se consolidado por permitir melhorias dos concentrados na aplicação a diferentes tipos de minérios, incluindo os de granulometrias de liberação mais fina, e economia no investimento e manutenção de projeto. Neste trabalho é apresentado um sistema de controle multivariável robusto para o processo de flotação em coluna utilizando um controlador ótimo H2. A utilização desta técnica de controle é bastante pertinente, considerando a sua grande capacidade em manter a estabilidade do processo e rejeitar perturbações. Este sistema de controle no processo de flotação em coluna atua de forma direta sobre as variáveis manipuladas (vazão de água de lavagem, ar e não flotado) de modo a afetar adequadamente as variáveis controladas (nível da camada de espuma, bias e holdup do ar) acompanhando as variações em seus valores de referência e minimizando a interação entre as variáveis, mesmo com a ocorrência de perturbações. É apresentado o desenvolvimento e avaliação do projeto do controlador multivariável H2 para a operação de coluna de flotação visando melhoria no desempenho final do processo. Ferramentas de software são utilizadas para simular diversas condições operacionais sendo que a avaliação da eficiência do controlador proposto é realizada verificando as respostas obtidas das simulações. ______________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Due to the increase in demand for non-renewable natural resources and unavoidable depletion of mineral deposits of high-level, the challenge to make the mineral processing more complex, given the increasingly strict specifications, has provided a greater prominence to the column flotation process in the mineral industry. In a column flotation, hydrophobic particles, in a downward flow of material supplied fed to a height of about ⅔ of the column, measured from its bottom, are dragged into a foaming zone on an upward flow of air bubbles in counterflow, and the particles hydrophilic (pulp) are taken to the cleaning zone by a wash water flow. This technique of mineral processing have been consolidated to allow improvements in the concentrates grade in the implementation to different types of minerals, including the liberation of finest grain size, economy in investment and maintenance of projects. This work present a robust multivariable control system for a flotation column process based on a H2 controller. This proposal is quite appropriate, when considering its great capacity to maintain the stability of the process and disturbances rejection of the system. This control system in flotation column process acts directly on the manipulated variables (wash water, air and non-floated fraction flow rates) in order to properly adjust controlled variables (froth layer height, bias and air holdup in the recovery zone), maintaining set-point changes and minimizing the interaction between the variables, even with the occurrence of any perturbations or other disturbances. It is presented the development and evaluation of the design of multivariable H2 controller to column floatation, aiming to improving the performance of the end of the process. Software tools are used to simulate various operating conditions, and the evaluation of the efficiency of the proposed controller is done checking output responses obtained of the simulations.

Este trabalho teve como objetivo avaliar, em escala piloto, a separação/remoção de petróleo emulsificado em água por flotação por gás dissolvido (FGD), como alternativa ao método de separação gravitacional utilizado no tratamento primário de águas oleosas em plataformas marítimas, visando melhorar a qualidade do efluente descartado. Para os estudos de FGD foi projetado e construído um protótipo de um típico vaso desgaseificador, separador gravimétrico trifásico (gás, óleo e água) responsável pela primeira etapa de tratamento da água oleosa derivada da separação petróleo/água co-produzida. Neste foram realizadas modificações estruturais e operacionais visando aproveitar a grande quantidade de gás dissolvido, inerente as águas oleosas, como fonte de geração de microbolhas, típicas da flotação por gás dissolvido. Para os estudos de FAD piloto, em laboratório (LAO-REFAP), também foi desenvolvido um sistema contínuo de geração de emulsões óleo/água (água oleosas), para simular o efluente oleoso tratado por este equipamento, o qual permitiu reproduzir algumas das principais características da água oleosa industrial, como: pressão média de 11 Kgf/cm2 com grande quantidade de gás dissolvido, teor médio de óleo em torno de 600 mg/L, diâmetro médio das gotas de óleo após despressurização de 12 μm, temperatura média de 600C, concentração média de NaCl de 6 % e cerca de 50 mg/L de sólidos suspensos (sulfato de bário). Os principais parâmetros estudados na FAD piloto, em laboratório, foram o tipo de distribuidor de fluxo, forma de despressurização, concentração de floculante, concentração de óleo inicial e vazão de alimentação. Concluiu-se que é indispensável o uso de um agente que promova a desestabilização do óleo emulsificado e que a despressurização seja realizada próximo ao vaso flotador. A desestabilização do óleo emulsificado, em “flocos” de alta resistência, pode ser realizada eficientemente através da adição de 6 a 9 mg/L do polímero APV (álcool polivinílico), entretanto esta concentração pode ser consideravelmente reduzida melhorando-se as condições hidrodinâmicas empregadas na floculação. Os melhores resultados alcançaram uma eficiência de remoção de óleo de 94,5 %, produzindo uma água tratada com teor de óleo de 31,2 mg/L a partir de um efluente com 568 mg/L. Os estudos de FGD in situ, na Plataforma PNA-1, ratificaram as deduções realizadas em laboratório, onde os resultados serviram de base para o projeto de otimização da separação de óleos em plataformas marítimas. / This work aimed at the separation of emulsified petroleum in water by dissolved gas flotation (DGF) at pilot scale. The study was an alternative to gravity separation as a process to improve the quality of the discarded effluent in off-shore platforms. Thus, a "degassing" unit was designed and constructed following the main existing parameters in the platforms. This "Degas" prototype was a gravity separation unit (petroleum, gas and water) used as a primary process in the effluent treatment unit. This device was modified to take advantage of the dissolved gas to generate microbubbles, thus converting the equipment in a DGF unit. Moreover, an emulsion system was developed to characterize and simulate the oily production waters from the off-shore platforms. Main operating parameters were: 11 Kgf/cm2 pressure, 600 mgL-1 emulsified oil, 12 μm mean droplet-size, 60 oC, 60 gL-1 NaCl and about 50 mgL-1 BaSO4 solids content. Process parameters studied were type of microbubble diffuser, mode of despressurization, concentration of flocculant, oil concentration and flow-rate. Main conclusions are that emulsion destabilization by polymers and despressurization at the entry of the modified DGF unit were the main factors involved. Polyvinylalcohol in concentration of the order of 6-9 mgL-1 was the best flocculant found. The concentration required depends on flocculation hydrodynamics. Best results yielded 94.5 % oil removal giving an effluent with 31.2 mgL-1 (568 in feed). The studies conducted in the platform (Petrobrás-PNA-1) proved the results obtained in the pilot laboratory and serve to scale-up this alternative as part of the optimization measures adopted to minimize discharge values in the production waters.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-12-17T19:38:19Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_QuantificaçãoÉter-Aminas.pdf: 1704914 bytes, checksum: 31d3f8f251602c7eb0e1814315279240 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-01-15T17:23:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_QuantificaçãoÉter-Aminas.pdf: 1704914 bytes, checksum: 31d3f8f251602c7eb0e1814315279240 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-15T17:23:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_QuantificaçãoÉter-Aminas.pdf: 1704914 bytes, checksum: 31d3f8f251602c7eb0e1814315279240 (MD5) Previous issue date: 2009 / As éter-aminas graxas são muito utilizadas na flotação de minério de ferro e, após a utilização, elas são descartadas para barragens de rejeitos. As éter-aminas possuem um alto custo e seu descarte no meio ambiente pode gerar grandes impactos ambientais, assim tem se realizado estudos para remover e quantificar estas substâncias presentes no resíduo gerado. A partir dos resultados é possível afirmar que a quantificação de éter-amina pelo método do verde de bromocresol, em todas as frações da flotação (+0,149 a - 0,044 mm), é viável. A extração das aminas da fase sólida em clorofórmio com agitação foi eficiente, porém se torna inviável em escala industrial. Nas frações compreendidas entre (-0,053 +0,044) e (- 0,044 mm), o teor de éter-amina foi elevado no concentrado sólido, indicando que para tais tamanhos poderia se utilizar uma menor quantidade de éter-amina e uma quantidade maior de depressor (amido), em estudos futuros. Na fração de (-0,149 + 0,105mm) o flotado líquido apresentou as maiores concentrações de éter-amina, mas a baixa recuperação de ferro nessa faixa granulométrica torna inviável sua utilização em larga escala quando se pensa em tratamento de minério. Para as análises de nitrato, nitrito e amônia os resultados mostraram valores muito baixos comparando com as concentrações máximas permitidas na Deliberação Normativa Conjunta COPAM/CERH-MG N.º1, de 05 de Maio de 2008. Estes resultados indicam que, provavelmente, as éter-aminas se decompõe em outros compostos nitrogenados ou servem de fonte de nitrogênio para os microorganismos. Nos estudos realizados sobre a biodegradação das éter-aminas, foram comprovados que o ferro exerce papel fundamental, fornecendo os minerais essenciais para o crescimento bacteriano. O monitoramento da biodegradabilidade das éter-aminas mostraram que, em amostras reais com concentrações de éter-amina de 10mgL-1 após 3 horas, sob agitação e a 35ºC, cerca de 100% da éter-amina foi consumida. Em relação aos testes realizados com concentração de 10mgL-1 à temperatura de 30ºC, cerca de 85% de éter-amina foi consumida em 6 horas, sob agitação, revelando a grande influência da temperatura na velocidade de degradação da éter-amina. ______________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Fatty ether amines are widely used in the flotation of iron ore and usually they are discarded to tailings dams. The ether amines have a high cost and its disposal in the environment can create substantial environmental impacts. Studies have been carried out in order to quantify and to remove these substances from the waste. The results presented here showed that the measurement of ether amines by the bromocresol green method in all fractions of the flotation (+0149 to - 0044 mm) is feasible. The extraction of amines on solid phase with agitation in chloroform was efficient, but it is not applied for industrial scale. In between fractions (-0053 + 0044) and (- 0044 mm), the content of ether amine was high in concentrated solid, indicating that for such sizes smaller amount of ether amine and larger amount of depressor (starch) should be used. The highest concentrations of ether-amine were recovered from the floated fraction of (-0149 + 0105 mm), but the recovery of iron in the band size was low which makes its use impractical in large scale of ore processing. The concentration of nitrate, nitrite and ammonia were low, below to the maximum concentrations allowed in Minas Gerais state legislation (COPAM/CERH, 2008). These results suggest that the ether amines are decomposed into other nitrogen compounds or serve as a nitrogen source for microorganisms. For the biodegradation test of ether-amines, the results showed that iron play a key role on ether-amines degradation, probably as an essential mineral for bacterial growth. Monitoring the biodegradation of ether-amines showed that in real samples with 10mgL-1 of ether amine incubated at 35°C and under agitation, the ether-amine was completely consumed. For tests performed with concentration of 10mgL-1 at 30°C, about 85% of ether-amine was consumed in 6 hours. Agitation and temperature showed a strong influence on the rate of ether-amine degradation.

Este trabalho teve como objetivo estudar, em escala de laboratório, o tratamento de ultrafinos (lamas) de minério de ferro por flotação em coluna visando obter concentrados com características de pellet feed (~ 65 % Fe, ~ 3 % de alumina + sílica). A amostra de ultrafinos de minério de ferro (lamas) foi fornecida pela Vale - Mina do Pico/MG e obtida em uma planta piloto, usando o minério ROM, através de dois estágios de ciclonagem (o overflow do segundo estágio de ciclonagem foi coletado e espessado). Os resultados foram avaliados em termos de recuperação metalúrgica e teores de Fe e contaminantes SiO2 e Al2O3 (concentrados e rejeitos). A amostra foi caracterizada quanto à distribuição granulométrica (via difração laser), classificação por sedimentação (obtenção de alíquotas para análises granuloquímicas), composição química (fluorescência de raios-X) e composição mineralógica (difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura com análise mineralógica através do sistema QEMSCANTM). A distribuição de tamanho de partícula mostrou-se extremamente fina (Dsauter = 5 um), com 50 % da amostra (em volume) menor do que 3 um. A caracterização química da amostra mostrou 49 % de Fe, 10 % de sílica, e 9,2 % de alumina, assim como outros elementos em menor percentual como TiO2 (0,42 %), Mn (0,34 %), P (0,23 %), MgO (0,12 %) e CaO (0,08 %). A análise mineralógica indicou que os principais minerais portadores de ferro foram hematita e goethita, enquanto que caulinita, quartzo e gibbsita, foram os principais minerais de ganga. Análises de tamanho de partícula, químicas e mineralógicas, das frações separadas por sedimentação, mostraram que as frações “finas” (D90 = 22,1 μm, D50 = 11,9 μm, D10 = 5,4 μm; 14,7 % em massa) apresentaram elevadas proporções de hematita e quartzo, enquanto que as frações “coloidais” (D90 = 3,9 μm, D50 = 1,0 μm, D10 = 0,26 μm; 60,5 % em massa) apresentavam maiores proporções de caulinita e goethita. Estudos de MEV – QEMSCAN indicaram elevado grau de liberação da hematita e do quartzo na fração fina. A caulinita apresentou forte associação com a goethita e baixa liberação, principalmente na fração coloidal. Os estudos de flotação em coluna mostraram que tanto a flotação direta, quanto a flotação catiônica reversa, apesar de não atingirem os teores de pellet feed, foram capazes de enriquecer consideravelmente os ultrafinos (lamas) de minério de ferro. Os melhores resultados mostraram que, na flotação direta, utilizando as técnicas de condicionamento em alta intensidade (CAI) e a flotação extensora (EXT), é possível obter um concentrado com 62 % de Fe, 2 % de sílica, e 3,7 % de alumina, com 35,7 % de recuperação metalúrgica. Estudos de classificação pré-flotação reversa mostraram que é possível enriquecer os ultrafinos de minério de ferro para 56-57 % de Fe, com 4-5 % de alumina (35-43 % de recuperação metalúrgica). Os estudos de flotação reversa mostraram que, dependendo da eficiência de classificação, concentrados com teores da ordem de 60-64 % de Fe, 1,8-3,7 % de sílica e 1,9-3,8 % de alumina, com uma recuperação metalúrgica global entre 32-42%, podem ser obtidos. Os melhores resultados mostraram que, na flotação reversa utilizando o condicionamento em alta intensidade (CAI) e a flotação extensora (EXT), é possível obter um concentrado com 64 % de Fe, 1,8 % de sílica, e 1,9 % de alumina com 42,7 % de recuperação metalúrgica global. O efeito da flotação com bolhas geradas por reciclo de polpa também foi avaliado. Os resultados são discutidos em termos dos parâmetros físicos, químicos e físico-químicos relacionados à contaminação superficial, baixa seletividade na agregação/floculação e captura (partículas ultrafinas-bolha). / The aim of this work was to evaluate, at laboratory scale, the feasibility of producing pellet grade concentrate (~ 63% Fe and ~ 3% combined alumina and silica) by beneficiation of ultrafine iron ore tailing (slime) using column flotation. In order to assist the experimental investigations also was carried out a detailed characterization of the slime. The ultrafine iron ore tailing sample was provided by Vale - Pico Mine/MG and was obtained, by cycloning, in a two-stage classification circuit using the ROM ore (the overflow of the secondary cyclone was collected and thickened). The results were evaluated through metallurgical recoveries and grades of Fe and contaminants SiO2 and Al2O3 (concentrates and tailings). The characterization of the iron ore slime consisted of various methods, including size analysis (via laser diffraction), classification (sedimentation technique - in order to collect samples in each size range), chemical analysis (X-ray fluorescence) and mineralogical analysis (X-ray diffraction study and quantitative evaluation of mineralogy by scanning electron microscopy - QEMSCANTM system). Particle size measurements showed that the slime was extremely fine (Dsauter = 5 m) with substantial amount of particles below 3 m (50 % by volume, D80 of the distribution was about 10 micron). Chemical analysis of iron ore slime revealed that the sample on an average contained Fe (49 %), silica (10 %), alumina (9.2 %) and other less representative radicals such as TiO2 (0.42%), Mn (0.34%), P (0.23 %), MgO (0.12%) and CaO (0.08%). The characterization studies by X-ray diffraction revealed that hematite and goethite were the main iron-bearing minerals, while kaolinite, quartz and gibbsite were the main gangue mineral constituents. Particle size measurements, chemical and mineralogical compositions of fractions obtained by sedimentation also were carried out for each size range. It was verified that hematite and quartz were present in great quantity in the fine size fractions (D90 = 22.1 μm, D50 = 11.9 μm, D10 = 5.4 μm; 14.7 % by mass) while, kaolinite and goethite were more abundant in the colloidal size fractions (D90 = 3.9 μm, D50 = 1.0 μm, D10 = 0.26 μm; 60.5 % by mass). MEV – QEMSCAN studies indicated that the degree of liberation of both hematite and quartz minerals were substantial in coarser size classes. Kaolinite was closely associated with goethite and showed poor liberation. Column flotation studies (25 mm diameter glass column) showed that both, direct flotation and reverse cationic flotation of silica, are possible alternatives to improve the grade of the ultrafine iron ore tailing. The direct flotation results indicated that concentrates with grades of more than 62% Fe (2 % silica, and 3.7 % alumina) with metallurgical recovery of 35.7 % could be achieved. Classification experiments done prior to reverse flotation studies indicated excellent rejection of alumina (kaolinite) could be obtained through physical separation. The grade of the slime could be improved to 56 % Fe and 4-5 % alumina (35-43 % Fe recovery). Reverse flotation studies indicated that, depending on the classification efficiency, concentrates with grades of the order of 60-64% Fe, 1.8-3.7 % silica and 1.9-3.8 % alumina with global metallurgical recovery between 32-42 % could be achieved. The effect of the extender flotation, high intensity conditioning (HIC) as a pre-conditioning stage of pulp, and flotation with fine bubbles generated by tailings recirculation were also evaluated. The results obtained are discussed in terms of physical, chemical and physico-chemicals parameters related to particle surface contamination, poor selectivity in the aggregation/flocculation step and capture (of ultrafine particles by bubbles) phenomena.

O trabalho apresenta resultados comparativos, em escala de laboratório, de recuperação de sulfetos de cobre e molibdênio e inclui uma análise detalhada do estado da arte na flotação de partículas minerais finas (“F” 40 a 13 μm) e ultrafinas (“UF” < 13 μm) utilizando a técnica de flotação extensora (“extender flotation”) com diferentes tipos de óleos minerais. Os estudos foram realizados utilizando minério da usina concentradora da Mina Chuquicamata – Chile / Divisão Codelco Norte e visaram o aumento da recuperação de Cu e MO nas frações F-UF sem comprometer a recuperação das outras frações nem a qualidade do concentrado. No processo de flotação extensora, óleos não polares são utilizados na forma não emulsificada ou emulsificada (para aumentar sua difusão em solução aquosa) em concentrações da ordem de 20-120 g×t-1 juntamente com os coletores tradicionais. A palavra “extensora” refere-se ao fenômeno de espalhamento do óleo em superfícies hidrofóbicas, causando um aumento significativo na hidrofobicidade das partículas, e tem o sentido de extensão de uma película superficial sobre as partículas. Foram avaliados parâmetros químicos (tipo e concentração de óleo adicionado juntamente com os coletores convencionais), físicos (diâmetro de gotas dos óleos emulsificados), e operacionais (aspectos na geração de emulsões). Os resultados foram comparados com ensaio que simula o comportamento da flotação Rougher primária da empresa que processa os sulfetos (ensaio Standard - STD) e avaliados em termos de recuperações metalúrgicas, teores totais de Cu e Mo (concentrados e rejeitos), recuperação real (true flotation), constante cinética de flotação (K - modelo Klimpel) e grau de arraste hidrodinâmico das partículas de valor. Os melhores resultados foram encontrados na flotação extensora usando óleo Diesel emulsificado (> 60 g×t-1). As recuperações de Cu variaram entre 85 - 90 % (84 % no STD), com teores de Cu de 14 - 17 % (15 % Cu no STD) e 3,5 - 4,5 min-1 para a constante cinética de flotação comparada com 3 min-1 no Standard. Para a molibdenita (MoS2) os resultados apresentaram recuperações superiores a 78 % (72,6 % no STD) e ganho de recuperação real superior a 7 %. A adição de querosene emulsificado apresentou menores ganhos em relação ao óleo Diesel, que foram explicados pela interação existente entre os grupos naftênicos do Diesel e os sítios hidrofóbicos dos sulfetos. A flotação extensora com injeção de óleo Diesel não emulsificado mostrou redução significativa na constante cinética de flotação e não apresentou ganhos significativos na recuperação de Cu e Mo em comparação com o STD e resultados inferiores quando comparados com os ensaios EXT com o mesmo óleo emulsificado. Os estudospermitiram concluir que a técnica de flotação extensora com óleos contendo grupos naftênicos como o óleo Diesel e derivados, na forma emulsificada, aumenta a recuperação das partículas finas e ultrafinas de sulfetos de cobre e molibdênio. A interação das gotículas de óleo com as partículas dos sulfetos, com os coletores já adsorvidos, é caracterizada pela existência de etapas sucessivas de colisão, adesão, formação de lentes, espalhamento das lentes de óleo e agregação entre as partículas. Os resultados são discutidos em termos do aumento da hidrofobicidade e agregação das partículas F-UF por forças de efeito hidrofóbico. / The aim of this work was to evaluate, at laboratory scale, the effect of the extender flotation in the recovery by flotation of fines (“F” 40-13 μm) and ultrafines (“UF” < 13 μm) mineral particles of a copper/molybdenum sulphide ore, and compared with a standard mill laboratory procedure (STD). The sulphide ore correspond to the feed in the Rougher flotation stage from the Chuquicamata concentrator plant, of the “Corporación Nacional del cobre del Chile”, Codelco S.A, (Chuquicamata mine – Codelco North Division). Chemical parameters (type and oil concentration added with conventional collectors), physical parameters (emulsified oil drops diameter), and operational (aspects in the emulsion) were evaluated. Results were compared with the mill test that simulates the behaviour of the Rougher flotation of the plant that dresses the sulphide ore (Standard – STD). The main parameters were evaluated through metallurgical recoveries and grades of Cu and Mo (concentrates and tailings), “true” flotation values, process rate constant (Klimpel model) and the degree of hydrodynamic drag. Both oils yielded higher metallurgical efficiencies than the mill standard but better results were obtained with the extender flotation, with emulsified diesel oil (> 60 gt-1) and concentrate recoveries were in the order of 85-90 % (84 % in the STD), 14-17 % Cu grade (15 % Cu in the STD) and 3.5-4.5 min-1 for the Klimpel rate constant (compared to 3 min-1 in the STD). Compared with the molybdenyte (MoS2) the results yielded recoveries higher than 78 % (72,6 % in the STD) and a true flotation gain higher than 7 %. The emulsified kerosene oil yielded lesser gains compared to the Diesel oil, that may be explained by the interaction between the Diesel naftenic groups and the sulphide hydrophobic sites. The extender flotation with the non emulsified Diesel oil injection did not yielded significative gains in the recovery of Cu and Mo and it did not presented a significative reduction in the rate constant, with a thicker foam zone compared with the extender mill tests with the same emulsified oil. The studies allow to conclude that the extender flotation technique with oils containing naftenic groups as the Diesel oil, in the emulsified form, increases the recovery of F-UF particles of copper/molybdenum sulphide. Results are discussed in terms of the increase of the hydrophobicity and the aggregation of the F-UF particles by hydrophobic forces effect. The interaction of the oil drops with the sulphide particles, with adsorbed collector, is characterized by the existence of the steps of collision, adhesion, lenses formation, oil lenses spread and aggregation among particles.

A presente tese de doutorado apresenta estudos avançados de floculação com diferentes polímeros (poliacrilamidas), investigando os mecanismos da geração de flocos aerados e o desenvolvimento de técnicas de caracterização de sistemas multifásicos (bolhas, polímeros e sólidos) para aprimorar a separação de partículas por flotação utilizando suspensões modelos de partículas de carvão ativado e/ou de caulim. Distintos polímeros (aniônico, catiônico, nãoiônico e anfótero) foram caracterizados por técnicas de espalhamento de luz estático e dinâmico, eletroforese a Laser, tensiometria e ângulo de contato dinâmico revelando cadeias poliméricas com dimensões variadas e pesos moleculares na ordem de 106 mol.g-1. Estas estruturas químicas foram lineares, alongadas e/ou ramificadas nos polímeros não-iônicos (920SH), anfótero (ANF8170), catiônico (C448) e aniônico (A110) e somente ramificadas nos aniônicos (A100 e A150). Ainda, estas cadeias apresentaram densidades de cargas negativas (em uma ampla faixa de pH) para os polímeros aniônicos, não-iônico e anfótero com pontos isoelétricos (p.i.e.) similares em, aproximadamente, pH 2 e, de cargas positivas para os polímeros catiônicos com p.i.e., próximo de pH 10. Os estudos de floculação evidenciaram que as diferentes cadeias poliméricas influenciaram as estruturas dos agregados, sendo que os polímeros catiônicos (C448 e C498) formaram flocos de carvão ativado com dimensões pequenas. Os polímeros aniônicos (A100, A150 e A110), com similares densidades de carga e pesos moleculares médios, geraram flocos distintos com estruturas mais abertas para os aniônicos (A100 e A150) e, mais compactas, com o aniônico (A110). Ainda, o processo de floculação-flotação foi avaliado com uma nova técnica de caracterização de flocos aerados e sistemas multifásicos, denominada CFA, que foi projetada e construída na presente tese. Esta técnica apresentou grande praticidade e eficiência proporcionando obtenção de dados com maiores reprodutibilidades estatísticas de distribuições de tamanhos e velocidades de ascensão dos flocos. Estudos de floculação-flotação, em batelada (flotação por ar dissolvido - FAD) e em sistema de fluxo contínuo (FAD-Reator Gerador de Flocos - RGF®), foram realizados para investigar parâmetros químicos, físico-químicos e operacionais. Os resultados mostraram que o tipo e capacidade de adsorção dos polímeros sobre as partículas são parâmetros determinantes na formação dos flocos aerados que apresentaram velocidades máximas de ascensão de 150 m.h-1 e condições ótimas com a razão A/S de 0,02 mg.mg-1. Os flocos aerados foram constituídos por bolhas grandes aderidas, aprisionadas e/ou agregadas por interações de clusters of bubbles, “trens de bolhas” e/ou “bolhas floculantes” (descobertas nesta tese). Ainda, estudos de nucleação, crescimento e coalescência de bolhas de ar sobre superfícies hidrofílicas, na presença e ausência de diferentes reagentes (polímero, surfactante e amina), mostraram que estes mecanismos são influentes na formação dos flocos aerados. Os estudos de floculação-flotação, em sistemas de fluxo contínuo, utilizando o RGF®-FAD mostraram que a mistura de partículas, microbolhas de ar e macromoléculas poliméricas, em fluxo de turbulência adequada neste reator, foi fundamental na geração dos flocos aerados que na razão A/S de 0,02 mg.mg-1 constituíram 83 % da população com velocidades de ascensão na faixa de 70 – 150 m.h-1. Ainda, foi proposto um novo mecanismo para o processo de floculação envolvendo interações entre partículas e bolhas de ar cobertas por polímeros, que transformam as bolhas em “núcleos” de floculação denominados “bolhas floculantes”. Este mecanismo foi validado com os resultados de potencial zeta de bolhas que na presença dos polímeros aniônico (A100), não-iônico (920SH) e anfótero (ANF8170) mostraram um aumento expressivo na carga negativa das bolhas e, do polímero catiônico (C448), uma reversão de cargas. Assim, os distintos resultados obtidos na presente tese contribuíram de forma importante para um bom entendimento dos mecanismos de geração de flocos aerados, descoberta de novos mecanismos de floculação na presença de microbolhas pela formação de “bolhas floculantes” e de interações entre macromoléculas poliméricas e bolhas de ar. Estes resultados são de extrema utilidade para o design de sistemas de floculação-flotação mais compactos e modernos, contribuindo para maiores eficiências na agregação e separação sólido/líquido de partículas em suspensão, principalmente, em processos de tratamento de águas e efluentes líquidos e de finos de minérios por floculação seletiva. / The present thesis deals with advanced studies of flocculation with different polymers (polyacrylamides) investigating the aerated flocs generation mechanisms and the development of characterization of multiphase systems techniques (bubbles, polymers and solids) in order to improve the particles separation by flotation, using model suspensions of activated carbon and/or kaolin particles. Different polymers (cationic, anionic, non-ionic and amphoteric) were characterized using static and dynamic light scattering, Laser electrophoresis, tensiometry and dynamic contact angle showing distinct polymeric chains with several dimensions and molecular weight at 106 mol g-1. These chemical structures were linear, elongated and/or branched in the non-ionic (920SH), amphoteric (ANF8170), cationic (C448) and anionic (A110) and only branched in the anionics (A100 and A150) polymers. Yet, these chains showed negative charge density (in majority of pH range) to the anionic, non-ionic and amphoteric polymers with an isoelectric point (i.e.p.) at, approximately, pH 2 and, positive charge density to the cationic polymers with an i.e.p. at, approximately, pH 10. The flocculation studies showed that these different polymeric chains influenced the aggregate structures with the cationics polymers (C448 and C498) generating small flocs of activated carbon. The anionic polymers (A100, A150 and A110), with similar charge density and average molecular weight, generated different flocs with structures more open to the anionics (A100 and A150), and more compact flocs to the anionic (A110). Yet, the flocculationflotation process was evaluated using a new technique for characterizing aerated flocs and multiphase systems (bubbles, polymers and solids), named AFC, which was developed in the present thesis. This technique showed high practicality and efficiency enabling a data with more statistically reproducibility of flocs size and up-rising rate distributions. Flocculationflotation studies, in batch scale (air dissolved flotation – DAF), and, in continuous flow system (DAF – Flocs Generator Reactor - FGR®), were carried out to investigate chemical, physic-chemical and operational parameters. The results showed that the type and adsorption capacity of the polymers onto particles are important parameters in the aerated flocs formation, which showed maximum up-rising rates of 150 m h-1 and optimal conditions with A/S rate of 0.02 mg mg-1. The aerated flocs were constituted for large bubbles adhered, entrapped and/or aggregated by interactions of “clusters of bubbles”, “trains of bubbles” and/or “flocculant bubbles” (found out in this thesis). Yet, studies of nucleation, growth and coalescence of bubble onto hydrophilic surfaces, in the presence and absence of different reactants (polymer, surfactant and amine), showed that these mechanisms are influent on the aerated flocs formation. The flocculation-flotation studies, in the continuous flow system using the FGR®-DAF, showed that the mixture between particles, air microbubbles and polymeric macromolecules, in a suitable turbulent flow, was very important on the generation of aerated flocs. These aggregates constituted 83 % of a population with up-rising rates in the range of 70 – 150 m h-1 in a condition of A/S rate of 0.02 mg mg-1 in this reactor. Yet, it allowed evidence a new flocculation mechanism from interaction between particles and polymer-coated microbubbles which become the bubbles in flocculation “nuclei”, where particles flocculated generating new structures named, in the present work, “flocculant bubbles”. This mechanism was confirmed with the results of air bubble zeta potential, which in the absence and presence of anionic (A100), non-ionic (920SH) and amphoteric (ANF8170) polymers, showed a significant increases in the bubble negative charge, and, in the case of cationic polymer (C448), a charge reversion. Thus, the distinct results obtained in the present thesis contributed significantly to a good understanding about aerated flocs generation mechanisms, discovery of new flocculation mechanisms in the presence of air microbubbles by “flocculant bubbles” formation and of interactions between polymeric macromolecules and air bubbles. These results are very important to the design of flocculation-flotation systems more compacts and moderns contributing to higher efficiencies in the aggregation and solid/liquid separation of suspension particles, mainly, in water and wastewater treatment and ore fines by selective flocculation.

Este trabalho teve por objetivo avaliar em escala de laboratório, o efeito do condicionamento em alta intensidade, CAI, como etapa de condicionamento da polpa préflotação, e a injeção de bolhas de tamanho intermediário (BI - < 600 μm, entre 20-150 μm neste estudo) juntamente com as bolhas produzidas pela célula de flotação (> 600 μm), na recuperação por flotação de partículas minerais finas (“F” 40-13 μm) e ultrafinas (“UF” < 13 μm) de um minério sulfetado de cobre e molibdênio. O minério utilizado nesse estudo corresponde a alimentação da flotação rougher da usina de concentração de Chuquicamata, pertencente a Corporación Nacional del Cobre de Chile, Codelco S/A, (Mina de Chuquicamata – Divisão Codelco Norte). Os principais parâmetros avaliados foram a energia transferida à polpa na etapa do CAI (entre 1 e 4 kwh·m-3 de polpa) e o volume e tempo de injeção de BI´s juntamente com as bolhas geradas pela célula de flotação. Os resultados foram avaliados em termos de recuperações metalúrgicas e teores totais de Cu e Mo (concentrados e rejeitos), constante cinética de flotação (modelo Klimpel), recuperação real (true flotation) e grau de arraste hidrodinâmico, e comparados com o ensaio Standard (STD, ou padrão, que simula a flotação rougher de Chuquicamata. Também foi avaliada a recuperação metalúrgica de Cu e Mo por faixa granulométrica no intervalo das frações F e UF, nas malhas de 40, 15 e 5 μm utilizando micropeneiras na separação. Os resultados mostram que as duas técnicas estudadas apresentam maiores recuperações metalúrgicas de Cu e Mo, maiores valores de constante cinética de flotação, diminuição no grau de arraste hidrodinâmico, sem prejuízo significativo dos teores de Cu e Mo nos concentrados finais de flotação. Nos estudos com CAI, os melhores resultados metalúrgicos foram obtidos com energia transferida a polpa entre 2-3 kwh·m-3. Com 2 kwh·m-3, a recuperação metalúrgica de Cu passou de 84% no STD para 87% e a de Mo de 72% para 74%, com aumento na constante cinética de flotação, flotação real e diminuição do grau de arraste hidrodinâmico. Nos estudos de flotação com injeção de BI´s, a recuperação metalúrgica global de Cu foi entre 2-3% superior ao estudo Standard - STD (Padrão) e os valores de constante cinética de flotação variando entre 4 e 4,4 min-1 (3 min-1 no STD). Dados por faixa granulométrica nas frações F e UF comprovaram, para ambas técnicas estudadas, aumentos significativos na recuperação metalúrgica nessas frações, principalmente na fração < 5 μm e na fração entre 5-15 μm. Nos melhores resultados dos estudos de flotação com CAI, o aumento de recuperação de Cu nessas frações foram de 5% (< 5 μm) e 7% (5-15 μm) comparadas com o STD, e para o Mo os aumentos foram de 3% e 9% respectivamente. Nos estudos de flotação com injeção de BI´s, os ganhos foram de 7% e 10% para Cu e 3% e 10% para o Mo. Os resultados são discutidos em termos dos parâmetros físicos, químicos e físico-químicos envolvidos no processo de agregação de partículas, da “captura ou coleta” de partículas por bolhas, e do potencial de conversão dessas duas técnicas não convencionais de flotação em tecnologias em usinas de concentração de minérios por flotação com problemas de recuperação nas frações finas e ultrafinas. / The aim of this work was evaluated, at laboratory scale, the effect of the high intensity conditioning (HIC), as a pre-conditioning stage of pulp, and flotation with “multi-bubbles” (bubbles with a wide size distribution) in the recovery by flotation of fines (“F” 40-13 μm) and ultrafines (“UF” < 13 μm) mineral particles of a copper/molybdenum sulphide ore, and compared with a standard mill laboratory procedure (STD). The sulphide ore correspond to the feed of Rougher flotation stage of the Chuquicamata concentrator, of the “Corporación Nacional del cobre del Chile”, Codelco S.A, (Chuquicamata mine – Codelco North Division). The mains parameters evaluated were the energy transferred to the pulp in the HIC stage (between 1-4 kwh·m-3) and time and volume of the middle size bubbles (MB, between 50-200 μm in this work) injection together with the bubbles generated by the flotation cell (> 600 μm). The results were evaluated through metallurgical recoveries and grades of Cu and Mo (concentrates and tailings), “true” flotation values and their degree of entrainment values. Finally, to assess the performance of flotation in the F and UF fractions, size by size copper and molybdenum recoveries were measured in the fractions > 40 μm; 40-15 μm; 15-5 μm and < 5 μm using micro-sieves to separation. The results showed that both techniques yielded higher metallurgical efficiencies than the mill standard, increase the process kinetic, decrease the degree of entrainment, with very similar concentrate grades. In the HIC studies, best results were obtained with values between 2-3 kwh·m-3 of energy transferred to the pulp. With 2 kwh·m-3, the copper metallurgical recovery up to 84% in the STD to 87%, and molybdenum up to 72% to 74%, with an increase in the kinetic constant rate and decrease of degree entrainment. In the flotation with a wide size bubbles distribution studies, copper metallurgical recovery was 2-3% higher than the STD, with kinetics constant rate between 4 and 4,4 min-1 (3 min-1 in STD). Size by size results showed, to both techniques, an increase in the Cu and Mo metallurgical recoveries in the F-UF fractions, mainly in the fractions < 5 μm and between 5-15 μm. The best results with HIC, were obtained an increase in the Cu metallurgical recoveries in these fractions of 5% (< 5 μm) and 7% (5-15 μm). The values to Mo were 3% and 9% respectively. In the flotation studies with MB`s injection, the gains were of 7% and 10% to Cu, and 3% and 10% to Mo. The results obtained are discussed in terms of physical, chemical and physico-chemicals parameters related to aggregation and capture (of particles by bubbles) phenomena and practical potential of theses techniques are envisaged.

Este trabalho teve como objetivo avaliar, em escala piloto, a separação/remoção de petróleo emulsificado em água por flotação por gás dissolvido (FGD), como alternativa ao método de separação gravitacional utilizado no tratamento primário de águas oleosas em plataformas marítimas, visando melhorar a qualidade do efluente descartado. Para os estudos de FGD foi projetado e construído um protótipo de um típico vaso desgaseificador, separador gravimétrico trifásico (gás, óleo e água) responsável pela primeira etapa de tratamento da água oleosa derivada da separação petróleo/água co-produzida. Neste foram realizadas modificações estruturais e operacionais visando aproveitar a grande quantidade de gás dissolvido, inerente as águas oleosas, como fonte de geração de microbolhas, típicas da flotação por gás dissolvido. Para os estudos de FAD piloto, em laboratório (LAO-REFAP), também foi desenvolvido um sistema contínuo de geração de emulsões óleo/água (água oleosas), para simular o efluente oleoso tratado por este equipamento, o qual permitiu reproduzir algumas das principais características da água oleosa industrial, como: pressão média de 11 Kgf/cm2 com grande quantidade de gás dissolvido, teor médio de óleo em torno de 600 mg/L, diâmetro médio das gotas de óleo após despressurização de 12 μm, temperatura média de 600C, concentração média de NaCl de 6 % e cerca de 50 mg/L de sólidos suspensos (sulfato de bário). Os principais parâmetros estudados na FAD piloto, em laboratório, foram o tipo de distribuidor de fluxo, forma de despressurização, concentração de floculante, concentração de óleo inicial e vazão de alimentação. Concluiu-se que é indispensável o uso de um agente que promova a desestabilização do óleo emulsificado e que a despressurização seja realizada próximo ao vaso flotador. A desestabilização do óleo emulsificado, em “flocos” de alta resistência, pode ser realizada eficientemente através da adição de 6 a 9 mg/L do polímero APV (álcool polivinílico), entretanto esta concentração pode ser consideravelmente reduzida melhorando-se as condições hidrodinâmicas empregadas na floculação. Os melhores resultados alcançaram uma eficiência de remoção de óleo de 94,5 %, produzindo uma água tratada com teor de óleo de 31,2 mg/L a partir de um efluente com 568 mg/L. Os estudos de FGD in situ, na Plataforma PNA-1, ratificaram as deduções realizadas em laboratório, onde os resultados serviram de base para o projeto de otimização da separação de óleos em plataformas marítimas. / This work aimed at the separation of emulsified petroleum in water by dissolved gas flotation (DGF) at pilot scale. The study was an alternative to gravity separation as a process to improve the quality of the discarded effluent in off-shore platforms. Thus, a "degassing" unit was designed and constructed following the main existing parameters in the platforms. This "Degas" prototype was a gravity separation unit (petroleum, gas and water) used as a primary process in the effluent treatment unit. This device was modified to take advantage of the dissolved gas to generate microbubbles, thus converting the equipment in a DGF unit. Moreover, an emulsion system was developed to characterize and simulate the oily production waters from the off-shore platforms. Main operating parameters were: 11 Kgf/cm2 pressure, 600 mgL-1 emulsified oil, 12 μm mean droplet-size, 60 oC, 60 gL-1 NaCl and about 50 mgL-1 BaSO4 solids content. Process parameters studied were type of microbubble diffuser, mode of despressurization, concentration of flocculant, oil concentration and flow-rate. Main conclusions are that emulsion destabilization by polymers and despressurization at the entry of the modified DGF unit were the main factors involved. Polyvinylalcohol in concentration of the order of 6-9 mgL-1 was the best flocculant found. The concentration required depends on flocculation hydrodynamics. Best results yielded 94.5 % oil removal giving an effluent with 31.2 mgL-1 (568 in feed). The studies conducted in the platform (Petrobrás-PNA-1) proved the results obtained in the pilot laboratory and serve to scale-up this alternative as part of the optimization measures adopted to minimize discharge values in the production waters.