O presente trabalho descreve um estudo teórico-experimental da geração de nanobolhas (NBs) por despressurização, da caracterização físico-química das dispersões aquosas de NBs e seus efeitos nos sistemas de flotação de minérios e efluentes líquidos, nas etapas de agregação, condicionamento e flotação. A geração de NBs foi realizada em um sistema de bancada de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), por despressurização de uma corrente aquosa supersaturada em ar em um constritor de fluxo (válvula agulha), onde ocorre o fenômeno de cavitação hidrodinâmica com geração de microbolhas (MBs) e NBs. Após, um procedimento de separação das NBs em uma coluna de vidro foi realizado, explorando o fato de que as MBs ascendem e colapsam na superfície do líquido, enquanto as NBs são estáveis e permanecem em suspensão por longos períodos de tempo. As dispersões aquosas de NBs foram caracterizadas medindo diversos parâmetros físicos e físico-químicos, entre outros: concentração numérica, diâmetro médio-Dm, potencial zeta-PZ e tempo de vida. Para tanto, foram usadas as técnicas de Nanoparticle Tracking Analysis (NTA, ZetaView®, Particle Matrix, Germany) e Dynamic Light Scattering (DLS, NanoZetaSizer®, Malvern, UK). Ainda, foram avaliadas diferentes condições de geração para os parâmetros pressão de saturação e tensão superficial da solução aquosa Os resultados demonstraram que a concentração de NBs é inversamente proporcional a pressão de saturação e a tensão superficial do líquido, atingindo o valor de 1,6 x 109 NBs.mL-1 com Psat = 2,5 bar e solução de alfa-Terpineol (100 mg.L-1 e Tsup = 49 mN.m-1). Ainda, medidas de NTA demonstraram que as NBs permanecem estáveis, sem mudanças significativas na sua concentração numérica e no tamanho médio, por um período superior a 14 dias. Ainda, com o preparo de amostra da dispersão aquosa de NBs com uso de corante azul de metileno, foi possível a realização de microfotografias de dispersões aquosas de NBs, uma vez que o corante adsorve na superfície das bolhas e possibilita um contraste visual necessário para obtenção de imagens por microscopia ótica. As interações de NBs com partículas minerais, precipitados coloidais de aminas e microbolhas foram estudadas, assim como seus efeitos na flotação aplicada a esses sistemas (partículas de quartzo e precipitados de aminas). Os resultados de flotação mostraram que as nanobolhas isoladas não são capazes de flotar as partículas de quartzo, devido ao baixo lifting power das NBs. Entretanto, quando utilizadas em uma etapa de condicionamento do quartzo, antes da flotação com macrobolhas, foram responsáveis por aumentar significativamente a flotação de partículas finas (<37 μm) em cerca de 20% Porém, esse mesmo efeito não foi observado na recuperação das partículas grossas (> 212 μm). Os precipitados de amina foram formados em meio alcalino (insolubilização) a partir de concentração 10-3 mol.L-1, pH >10,5 e após 30 min de agitação. As medidas de tamanho e potencial zeta, em função do pH do meio, mostraram que os colóides formados apresentaram tamanhos na ordem de nanômetros (120 – 350 nm), sendo que o máximo crescimento foi obtido próximo ao ponto isoelétrico (pH 11). Os estudos de flotação dos precipitados coloidais de amina revelaram que as nanobolhas isoladas foram altamente eficientes, atingindo valores de remoção em torno de 80%. Por sua vez, a flotação com microbolhas juntamente com as nanobolhas apresentaram valores de remoção de amina entre 50 – 60 %. Para validar os resultados obtidos previamente dos efeitos das NBs na flotação de quartzo e precipitados coloidais de aminas, foram realizados estudos com condicionamento de partículas finas de quartzo (D32 = 8 μm) e de precipitados de aminas com NBs e análise por microscopia ótica (magnificação de 1000x), demonstrando visualmente a agregação desses sistemas particulados. Acredita-se que a presente Tese de doutorado traz avanços na geração de NBs dispersas em alta concentração e apresenta dados inéditos de caracterização física e físico-química desses sistemas, contribuindo para um melhor entendimento dos efeitos das NBs em diferentes sistemas de flotação no tratamento de minérios e de efluentes líquidos e possibilitando o desenvolvimento de novas técnicas que utilizam NBs em diferentes áreas da engenharia e outras ciências aplicadas. / The present work describes a theoretical and experimental study of the generation of nanobubbles (NBs) by depressurization, the physico-chemical characterization of aqueous dispersions of NBs and its effects on flotation systems of minerals and liquid effluents, in the steps of aggregation, conditioning and flotation. The generation of NBs was performed in a bench system of Dissolved Air Flotation (DAF) for depressurizing an aqueous stream supersaturated in air at a flow constrictor (needle valve), where the hydrodynamic cavitation phenomenon generating microbubbles (MBs) and NBs occurs. After, a separation procedure of NBs in a glass column was accomplished by exploiting the fact that the MBs rise and collapse on the liquid surface, while the NBs are stable and remain suspended in the liquid for long periods of time. The aqueous dispersions of NBs were characterized by measuring physical and physicochemical parameters, among others: numerical concentration, mean diameter-Dm, zeta potential-PZ and lifetime. For that, it was used the techniques of Nanoparticle Tracking Analysis (NTA, ZetaView®, Particle Matrix, Germany) and Dynamic Light Scattering (DLS, NanoZetaSizer®, Malvern, UK) Different conditions for the generation of NBs were evaluated for the parameters of saturation pressure and surface tension of the aqueous solution. The results showed that the concentration of NBs is inversely proportional to the saturation pressure and the surface tension of the liquid, reaching the value of 1.6 x 109 NBs mL-1 with Psat = 2.5 bar and alpha-terpineol solution ( 100 mg L-1 and surface tension = 49 mN m-1). Yet, measurements by NTA technique showed that NBs are stable without significant changes in their number concentration and their mean size, for a period of at least 14 days. Furthermore, with the use of methylene blue dye in the preparation of the sample of aqueous dispersion of NBs, it was possible to perform photomicrographs of aqueous dispersions of NBs, since the colorant adsorbs on the surface of the bubbles and provides a visual contrast needed to obtain pictures by optical microscopy. The NBs interactions with mineral particles (quartz), colloidal amines precipitates and microbubbles were studied, as well as its effects on flotation applied to these systems (quartz particles and amines precipitates) The results showed that flotation with isolated nanobubbles are not able to float quartz particles due to the low lifting power of NBs. However, when used in a conditioning step of the quartz particles prior to the flotation with macrobubbles, the NBs were responsible for significantly increasing the flotation of fine quartz particles (< 37 mm) by about 20%. However, the same effect was not observed in the recovery of coarse particles (> 212 μm) The amines precipitates were formed in alkaline medium (insolubilization) with a concentration of 10-3 mol L-1 and pH > 10.5, after 30 min of stirring. The size and zeta potential measurements as a function of pH, showed that the colloids formed had sizes in the nanometer range (120-350 nm), and maximum growth was obtained near the isoelectric point (pH 11). Flotation studies of amines colloidal precipitates revealed that the isolated nanobubbles were highly efficient, reaching values of amine removal near 80%. On the other hand, the flotation with microbubbles jointly with nanobubbles presented amines removal efficiency about 50 – 60 %. To validate previously obtained results of the effects of NBs in the flotation of quartz and amines colloidal precipitates, studies were performed with conditioning of fine quartz particles (D32 = 8 microns) and precipitated amines with NBs and analysis by optical-microscopy (magnification 1000x), visually demonstrating the aggregation of these particulate systems It is believed that this doctoral thesis provides advances in the generation of dispersed NBs at high concentration and provides novel data of physical and physicochemical characterization of such systems and contributes to a better understanding of the effects of NBs in different flotation systems in the beneficiation of minerals and the treatment of liquid effluents and enabling the development of new techniques that use NBs in different areas of engineering and other applied sciences.

ALMEIDA, A. S. O. Modelagem hidráulica de floculador de placas de orifícios. 2016. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016 / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-08-29T13:11:25Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_asoalmeida.pdf: 1978575 bytes, checksum: 6986c3208490f3a46aa616d2547dd24d (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-08-29T13:11:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_asoalmeida.pdf: 1978575 bytes, checksum: 6986c3208490f3a46aa616d2547dd24d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-29T13:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_asoalmeida.pdf: 1978575 bytes, checksum: 6986c3208490f3a46aa616d2547dd24d (MD5) Previous issue date: 2016 / The hystory of the behaviour of water flowing through orifices has been very useful to describe function and design of important hydraulic structures, like reservoirs and Water Treatment Plants. This work presents the development of a hydraulic model that allows determination of two hydraulic parameters essential to dimensioning plate flocculators: the discharge coefficient (Cd) and the relation .. As a result of this research, it was possible to present an equation that correlates the Reynolds number (between 4000 and 18000) with the discharge coefficient, this equation is still unpublished in today’s literature. Another important point found was that the population average of Cd in many hydraulic conditions was 0.758, different of what had been previously published (0.61) and close to the value published at the current literature. It was also found a correlation and an equation correlating the parameter with the Reynolds number. The range of Reynolds numbers in this new method matches partially the range obtained by the only model currently existing Di Bernardo and Giorgetti (1980, p. 528– 533). The differences between the values of obtained by both models result in a significant difference between the range of the jets and, consequently, the dimensioning of the flocculator. Finally, it were used the models developed to dimension a plates flocculator composed of three chambers, with 100 m³.h-1 of capacity, integrant part of a flocs-flotation system. / O estudo do comportamento do escoamento de água através de orifícios tem sido muito útil para a descrição do funcionamento e projeto de importantes estruturas hidráulicas, como reservatórios e Estações de Tratamento de Água (ETAs). Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo hidráulico que possibilita a determinação de dois parâmetros hidráulicos essenciais para o dimensionamento de floculadores de placas: o coeficiente de descarga (Cd) e a relação . Como resultado desta pesquisa foi possível apresentar uma equação que correlaciona o número de Reynolds (entre 4.000 e 18.000) com o Cd, equação está ainda inédita na literatura atual. Outro ponto importante encontrado foi que a média populacional de Cd em diversas condições hidráulicas foi de 0,758, contrário ao divulgado pela literatura anterior (0,61) e próxima do valor divulgado na literatura mais atual. Encontrou-se também uma correlação e uma equação correlacionando o parâmetro com número de Reynolds. A faixa de número de Reynolds utilizada neste novo modelo coincide em parte com a faixa trabalhada pelo único modelo até agora existente Di Bernardo & Giorgetti (1980, p. 528– 533). As diferenças entre os valores de obtidos por ambos os modelos, resultam numa significativa diferença entre os valores do alcance dos jatos, e consequentemente do dimensionamento do floculador. Finalmente, utilizou-se os modelos desenvolvidos no dimensionamento de um floculador de placas composto de três câmaras, com capacidade de 100 m³.h-1, parte integrante de um sistema de floco-flotação. .

O presente trabalho descreve um estudo teórico-experimental da geração de nanobolhas (NBs) por despressurização, da caracterização físico-química das dispersões aquosas de NBs e seus efeitos nos sistemas de flotação de minérios e efluentes líquidos, nas etapas de agregação, condicionamento e flotação. A geração de NBs foi realizada em um sistema de bancada de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), por despressurização de uma corrente aquosa supersaturada em ar em um constritor de fluxo (válvula agulha), onde ocorre o fenômeno de cavitação hidrodinâmica com geração de microbolhas (MBs) e NBs. Após, um procedimento de separação das NBs em uma coluna de vidro foi realizado, explorando o fato de que as MBs ascendem e colapsam na superfície do líquido, enquanto as NBs são estáveis e permanecem em suspensão por longos períodos de tempo. As dispersões aquosas de NBs foram caracterizadas medindo diversos parâmetros físicos e físico-químicos, entre outros: concentração numérica, diâmetro médio-Dm, potencial zeta-PZ e tempo de vida. Para tanto, foram usadas as técnicas de Nanoparticle Tracking Analysis (NTA, ZetaView®, Particle Matrix, Germany) e Dynamic Light Scattering (DLS, NanoZetaSizer®, Malvern, UK). Ainda, foram avaliadas diferentes condições de geração para os parâmetros pressão de saturação e tensão superficial da solução aquosa Os resultados demonstraram que a concentração de NBs é inversamente proporcional a pressão de saturação e a tensão superficial do líquido, atingindo o valor de 1,6 x 109 NBs.mL-1 com Psat = 2,5 bar e solução de alfa-Terpineol (100 mg.L-1 e Tsup = 49 mN.m-1). Ainda, medidas de NTA demonstraram que as NBs permanecem estáveis, sem mudanças significativas na sua concentração numérica e no tamanho médio, por um período superior a 14 dias. Ainda, com o preparo de amostra da dispersão aquosa de NBs com uso de corante azul de metileno, foi possível a realização de microfotografias de dispersões aquosas de NBs, uma vez que o corante adsorve na superfície das bolhas e possibilita um contraste visual necessário para obtenção de imagens por microscopia ótica. As interações de NBs com partículas minerais, precipitados coloidais de aminas e microbolhas foram estudadas, assim como seus efeitos na flotação aplicada a esses sistemas (partículas de quartzo e precipitados de aminas). Os resultados de flotação mostraram que as nanobolhas isoladas não são capazes de flotar as partículas de quartzo, devido ao baixo lifting power das NBs. Entretanto, quando utilizadas em uma etapa de condicionamento do quartzo, antes da flotação com macrobolhas, foram responsáveis por aumentar significativamente a flotação de partículas finas (<37 μm) em cerca de 20% Porém, esse mesmo efeito não foi observado na recuperação das partículas grossas (> 212 μm). Os precipitados de amina foram formados em meio alcalino (insolubilização) a partir de concentração 10-3 mol.L-1, pH >10,5 e após 30 min de agitação. As medidas de tamanho e potencial zeta, em função do pH do meio, mostraram que os colóides formados apresentaram tamanhos na ordem de nanômetros (120 – 350 nm), sendo que o máximo crescimento foi obtido próximo ao ponto isoelétrico (pH 11). Os estudos de flotação dos precipitados coloidais de amina revelaram que as nanobolhas isoladas foram altamente eficientes, atingindo valores de remoção em torno de 80%. Por sua vez, a flotação com microbolhas juntamente com as nanobolhas apresentaram valores de remoção de amina entre 50 – 60 %. Para validar os resultados obtidos previamente dos efeitos das NBs na flotação de quartzo e precipitados coloidais de aminas, foram realizados estudos com condicionamento de partículas finas de quartzo (D32 = 8 μm) e de precipitados de aminas com NBs e análise por microscopia ótica (magnificação de 1000x), demonstrando visualmente a agregação desses sistemas particulados. Acredita-se que a presente Tese de doutorado traz avanços na geração de NBs dispersas em alta concentração e apresenta dados inéditos de caracterização física e físico-química desses sistemas, contribuindo para um melhor entendimento dos efeitos das NBs em diferentes sistemas de flotação no tratamento de minérios e de efluentes líquidos e possibilitando o desenvolvimento de novas técnicas que utilizam NBs em diferentes áreas da engenharia e outras ciências aplicadas. / The present work describes a theoretical and experimental study of the generation of nanobubbles (NBs) by depressurization, the physico-chemical characterization of aqueous dispersions of NBs and its effects on flotation systems of minerals and liquid effluents, in the steps of aggregation, conditioning and flotation. The generation of NBs was performed in a bench system of Dissolved Air Flotation (DAF) for depressurizing an aqueous stream supersaturated in air at a flow constrictor (needle valve), where the hydrodynamic cavitation phenomenon generating microbubbles (MBs) and NBs occurs. After, a separation procedure of NBs in a glass column was accomplished by exploiting the fact that the MBs rise and collapse on the liquid surface, while the NBs are stable and remain suspended in the liquid for long periods of time. The aqueous dispersions of NBs were characterized by measuring physical and physicochemical parameters, among others: numerical concentration, mean diameter-Dm, zeta potential-PZ and lifetime. For that, it was used the techniques of Nanoparticle Tracking Analysis (NTA, ZetaView®, Particle Matrix, Germany) and Dynamic Light Scattering (DLS, NanoZetaSizer®, Malvern, UK) Different conditions for the generation of NBs were evaluated for the parameters of saturation pressure and surface tension of the aqueous solution. The results showed that the concentration of NBs is inversely proportional to the saturation pressure and the surface tension of the liquid, reaching the value of 1.6 x 109 NBs mL-1 with Psat = 2.5 bar and alpha-terpineol solution ( 100 mg L-1 and surface tension = 49 mN m-1). Yet, measurements by NTA technique showed that NBs are stable without significant changes in their number concentration and their mean size, for a period of at least 14 days. Furthermore, with the use of methylene blue dye in the preparation of the sample of aqueous dispersion of NBs, it was possible to perform photomicrographs of aqueous dispersions of NBs, since the colorant adsorbs on the surface of the bubbles and provides a visual contrast needed to obtain pictures by optical microscopy. The NBs interactions with mineral particles (quartz), colloidal amines precipitates and microbubbles were studied, as well as its effects on flotation applied to these systems (quartz particles and amines precipitates) The results showed that flotation with isolated nanobubbles are not able to float quartz particles due to the low lifting power of NBs. However, when used in a conditioning step of the quartz particles prior to the flotation with macrobubbles, the NBs were responsible for significantly increasing the flotation of fine quartz particles (< 37 mm) by about 20%. However, the same effect was not observed in the recovery of coarse particles (> 212 μm) The amines precipitates were formed in alkaline medium (insolubilization) with a concentration of 10-3 mol L-1 and pH > 10.5, after 30 min of stirring. The size and zeta potential measurements as a function of pH, showed that the colloids formed had sizes in the nanometer range (120-350 nm), and maximum growth was obtained near the isoelectric point (pH 11). Flotation studies of amines colloidal precipitates revealed that the isolated nanobubbles were highly efficient, reaching values of amine removal near 80%. On the other hand, the flotation with microbubbles jointly with nanobubbles presented amines removal efficiency about 50 – 60 %. To validate previously obtained results of the effects of NBs in the flotation of quartz and amines colloidal precipitates, studies were performed with conditioning of fine quartz particles (D32 = 8 microns) and precipitated amines with NBs and analysis by optical-microscopy (magnification 1000x), visually demonstrating the aggregation of these particulate systems It is believed that this doctoral thesis provides advances in the generation of dispersed NBs at high concentration and provides novel data of physical and physicochemical characterization of such systems and contributes to a better understanding of the effects of NBs in different flotation systems in the beneficiation of minerals and the treatment of liquid effluents and enabling the development of new techniques that use NBs in different areas of engineering and other applied sciences.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Marise Leite (marise_mg@yahoo.com.br) on 2016-04-20T14:30:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_FlotaçãoSmithsonitaDolomita.pdf: 4792846 bytes, checksum: d10114f07520a565361fa309a93ce62e (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-04-20T14:51:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_FlotaçãoSmithsonitaDolomita.pdf: 4792846 bytes, checksum: d10114f07520a565361fa309a93ce62e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-20T14:51:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_FlotaçãoSmithsonitaDolomita.pdf: 4792846 bytes, checksum: d10114f07520a565361fa309a93ce62e (MD5) Previous issue date: 2016 / Neste trabalho estudou-se a separação seletiva por flotação dos minerais smithsonita e dolomita em amostras provenientes da região de Paracatu-Vazante, Minas Gerais/Brasil. Utilizou-se oleato de sódio como coletor e silicato de sódio como depressor. Estudou-se também a influência do sulfeto de sódio na superfície dos minerais e dos cátions (CaCl2, MgCl2 e ZnCl2) provenientes da dissolução destes. Para tal, realizaram-se estudos fundamentais, envolvendo testes de microflotação em tubo de Hallimond modificado e medidas de potencial zeta, variando a concentração dos reagentes e pH do meio. Com base nos estudos de microflotação efetuados em pH 9,5 observou-se que o oleato de sódio possui maior afinidade com a smithsonita (flotabilidade = 97,8 %) em relação à dolomita (flotabilidade = 68,6 %). O silicato de sódio deprimiu a dolomita, a 10,0 mg/L a flotabilidade foi igual a 6,51 %, o que não foi observado para a smithsonita, que obteve 98,4 % de flotabilidade. Porém, o excesso de silicato de sódio (150,0 mg/L) também deprimiu a smithsonita (flotabilidade = 35,8 %). O sulfeto de sódio deprimiu os dois minerais, a 10,0 mg/L a flotabilidade da smithsonita e dolomita foram iguais a 14,6 % e 7,8 % respectivamente. Os cátions Ca2+ e Mg2+ deprimiram a smithsonita, sendo o íon Ca2+ mais efetivo na depressão do mineral em todas as concentrações testadas. Com 1,0x10-3 mol/L as flotabilidades da smithsonita foram iguais a 8,6 % (Ca2+) e 87,9 % (Mg2+). O cátion Zn2+, nas concentrações igual e menor que 1,0x10-5 mol/L, ativou a dolomita, porém, em concentrações maiores que 1,0x10-5 mol/L, deprimiu o mineral. De modo geral, os valores de potencial zeta medidos para os dois minerais tornaram-se menos negativos na presença dos cátions comparados aos valores na ausência deles. Ambos os minerais foram deprimidos quando condicionados com os cátions, seguido de condicionamento com silicato de sódio. Observou-se que os íons em solução influenciam na flotação da smithsonita e dolomita, sendo necessário o controle dos íons para promover a separação seletiva entre os dois minerais. ______________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: This study aimed to investigate the selective smithsonite and dolomite separation by flotation, using samples from the region of Paracatu-Vazante, Minas Gerais/ Brazil. Sodium oleate was used as a collector and sodium silicate as a depressant. It was also investigated the influence of sodium sulfide on minerals surfaces and cations (CaCl2, MgCl2 and ZnCl2) from their dissolution. To this end, fundamental studies involving microflotation tests in a modified Hallimond tube and zeta potential measurements were carried out, varying the reagents concentrations and the pH. From the microflotation studies conducted at pH 9.5, it was observed that sodium oleate has a higher affinity for smithsonite (floatability = 97.8 %) compared to dolomite (floatability = 68.6 %). The sodium silicate depressed the dolomite, at 10,0 mg/L the floatability reached 6.5 %, which was not observed for the smithsonite, which obtained floatability of 98.4 %. However, the excess of sodium silicate (150.0 mg/L) also depressed the smithsonite (floatability = 35.8 %). The sodium sulphide depressed both minerals, at 10.0 mg/L smithsonite and dolomite floatabilities reached 14.6 % and 7.8 % respectively. Cations Ca2+ and Mg2+ depressed the smithsonite, Ca2+ ion was more effective in mineral depression at all concentrations tested. At 1,0x10-3 mol/L smithsonite flotabilities reached 8.6 % (Ca2+) and 87.9 % (Mg2+). Zn2+ cation at concentrations equal or lower than 1,0x10-5 mol/L activated the dolomite, however, at concentrations higher than 1,0x10-5 mol/L, it depressed the mineral. In general, the zeta potential values measured for minerals become less negative in the presence of cations compared to the values in their absence. Both minerals were depressed when conditioned with cations, followed by conditioning with sodium silicate. It was observed that ions in solution influence the smithsonite and dolomite flotation requiring control ions concentrations to promote selective separation of these minerals.

O presente trabalho descreve um estudo teórico-experimental da geração de nanobolhas (NBs) por despressurização, da caracterização físico-química das dispersões aquosas de NBs e seus efeitos nos sistemas de flotação de minérios e efluentes líquidos, nas etapas de agregação, condicionamento e flotação. A geração de NBs foi realizada em um sistema de bancada de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), por despressurização de uma corrente aquosa supersaturada em ar em um constritor de fluxo (válvula agulha), onde ocorre o fenômeno de cavitação hidrodinâmica com geração de microbolhas (MBs) e NBs. Após, um procedimento de separação das NBs em uma coluna de vidro foi realizado, explorando o fato de que as MBs ascendem e colapsam na superfície do líquido, enquanto as NBs são estáveis e permanecem em suspensão por longos períodos de tempo. As dispersões aquosas de NBs foram caracterizadas medindo diversos parâmetros físicos e físico-químicos, entre outros: concentração numérica, diâmetro médio-Dm, potencial zeta-PZ e tempo de vida. Para tanto, foram usadas as técnicas de Nanoparticle Tracking Analysis (NTA, ZetaView®, Particle Matrix, Germany) e Dynamic Light Scattering (DLS, NanoZetaSizer®, Malvern, UK). Ainda, foram avaliadas diferentes condições de geração para os parâmetros pressão de saturação e tensão superficial da solução aquosa Os resultados demonstraram que a concentração de NBs é inversamente proporcional a pressão de saturação e a tensão superficial do líquido, atingindo o valor de 1,6 x 109 NBs.mL-1 com Psat = 2,5 bar e solução de alfa-Terpineol (100 mg.L-1 e Tsup = 49 mN.m-1). Ainda, medidas de NTA demonstraram que as NBs permanecem estáveis, sem mudanças significativas na sua concentração numérica e no tamanho médio, por um período superior a 14 dias. Ainda, com o preparo de amostra da dispersão aquosa de NBs com uso de corante azul de metileno, foi possível a realização de microfotografias de dispersões aquosas de NBs, uma vez que o corante adsorve na superfície das bolhas e possibilita um contraste visual necessário para obtenção de imagens por microscopia ótica. As interações de NBs com partículas minerais, precipitados coloidais de aminas e microbolhas foram estudadas, assim como seus efeitos na flotação aplicada a esses sistemas (partículas de quartzo e precipitados de aminas). Os resultados de flotação mostraram que as nanobolhas isoladas não são capazes de flotar as partículas de quartzo, devido ao baixo lifting power das NBs. Entretanto, quando utilizadas em uma etapa de condicionamento do quartzo, antes da flotação com macrobolhas, foram responsáveis por aumentar significativamente a flotação de partículas finas (<37 μm) em cerca de 20% Porém, esse mesmo efeito não foi observado na recuperação das partículas grossas (> 212 μm). Os precipitados de amina foram formados em meio alcalino (insolubilização) a partir de concentração 10-3 mol.L-1, pH >10,5 e após 30 min de agitação. As medidas de tamanho e potencial zeta, em função do pH do meio, mostraram que os colóides formados apresentaram tamanhos na ordem de nanômetros (120 – 350 nm), sendo que o máximo crescimento foi obtido próximo ao ponto isoelétrico (pH 11). Os estudos de flotação dos precipitados coloidais de amina revelaram que as nanobolhas isoladas foram altamente eficientes, atingindo valores de remoção em torno de 80%. Por sua vez, a flotação com microbolhas juntamente com as nanobolhas apresentaram valores de remoção de amina entre 50 – 60 %. Para validar os resultados obtidos previamente dos efeitos das NBs na flotação de quartzo e precipitados coloidais de aminas, foram realizados estudos com condicionamento de partículas finas de quartzo (D32 = 8 μm) e de precipitados de aminas com NBs e análise por microscopia ótica (magnificação de 1000x), demonstrando visualmente a agregação desses sistemas particulados. Acredita-se que a presente Tese de doutorado traz avanços na geração de NBs dispersas em alta concentração e apresenta dados inéditos de caracterização física e físico-química desses sistemas, contribuindo para um melhor entendimento dos efeitos das NBs em diferentes sistemas de flotação no tratamento de minérios e de efluentes líquidos e possibilitando o desenvolvimento de novas técnicas que utilizam NBs em diferentes áreas da engenharia e outras ciências aplicadas. / The present work describes a theoretical and experimental study of the generation of nanobubbles (NBs) by depressurization, the physico-chemical characterization of aqueous dispersions of NBs and its effects on flotation systems of minerals and liquid effluents, in the steps of aggregation, conditioning and flotation. The generation of NBs was performed in a bench system of Dissolved Air Flotation (DAF) for depressurizing an aqueous stream supersaturated in air at a flow constrictor (needle valve), where the hydrodynamic cavitation phenomenon generating microbubbles (MBs) and NBs occurs. After, a separation procedure of NBs in a glass column was accomplished by exploiting the fact that the MBs rise and collapse on the liquid surface, while the NBs are stable and remain suspended in the liquid for long periods of time. The aqueous dispersions of NBs were characterized by measuring physical and physicochemical parameters, among others: numerical concentration, mean diameter-Dm, zeta potential-PZ and lifetime. For that, it was used the techniques of Nanoparticle Tracking Analysis (NTA, ZetaView®, Particle Matrix, Germany) and Dynamic Light Scattering (DLS, NanoZetaSizer®, Malvern, UK) Different conditions for the generation of NBs were evaluated for the parameters of saturation pressure and surface tension of the aqueous solution. The results showed that the concentration of NBs is inversely proportional to the saturation pressure and the surface tension of the liquid, reaching the value of 1.6 x 109 NBs mL-1 with Psat = 2.5 bar and alpha-terpineol solution ( 100 mg L-1 and surface tension = 49 mN m-1). Yet, measurements by NTA technique showed that NBs are stable without significant changes in their number concentration and their mean size, for a period of at least 14 days. Furthermore, with the use of methylene blue dye in the preparation of the sample of aqueous dispersion of NBs, it was possible to perform photomicrographs of aqueous dispersions of NBs, since the colorant adsorbs on the surface of the bubbles and provides a visual contrast needed to obtain pictures by optical microscopy. The NBs interactions with mineral particles (quartz), colloidal amines precipitates and microbubbles were studied, as well as its effects on flotation applied to these systems (quartz particles and amines precipitates) The results showed that flotation with isolated nanobubbles are not able to float quartz particles due to the low lifting power of NBs. However, when used in a conditioning step of the quartz particles prior to the flotation with macrobubbles, the NBs were responsible for significantly increasing the flotation of fine quartz particles (< 37 mm) by about 20%. However, the same effect was not observed in the recovery of coarse particles (> 212 μm) The amines precipitates were formed in alkaline medium (insolubilization) with a concentration of 10-3 mol L-1 and pH > 10.5, after 30 min of stirring. The size and zeta potential measurements as a function of pH, showed that the colloids formed had sizes in the nanometer range (120-350 nm), and maximum growth was obtained near the isoelectric point (pH 11). Flotation studies of amines colloidal precipitates revealed that the isolated nanobubbles were highly efficient, reaching values of amine removal near 80%. On the other hand, the flotation with microbubbles jointly with nanobubbles presented amines removal efficiency about 50 – 60 %. To validate previously obtained results of the effects of NBs in the flotation of quartz and amines colloidal precipitates, studies were performed with conditioning of fine quartz particles (D32 = 8 microns) and precipitated amines with NBs and analysis by optical-microscopy (magnification 1000x), visually demonstrating the aggregation of these particulate systems It is believed that this doctoral thesis provides advances in the generation of dispersed NBs at high concentration and provides novel data of physical and physicochemical characterization of such systems and contributes to a better understanding of the effects of NBs in different flotation systems in the beneficiation of minerals and the treatment of liquid effluents and enabling the development of new techniques that use NBs in different areas of engineering and other applied sciences.

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T06:06:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aquino_JoseAuryde_D.pdf: 11769147 bytes, checksum: 7cb509e6e6ffa7b68582338ae5eb0732 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: A flotação é o processo de concentração mais utilizado para recuperação dos minerais de fósforo contido nos minérios fosfáticos. No Brasil existem várias -Unidades industriais de produção de concentrado fosfático para uso na indústria de fertilizante. Essas unidades são constituídas das etapas de cominuição, homogeneização, separação magnética, deslamagem, condicionamento e flotação. A flotação é realizada nessas unidades industriais utilizando células mecânicas ou de colunas. As primeiras indústrias de concentração de rocha fosfática foram implantadas no Brasil no inicio da decada de setenta utilizando células mecânicas. Essas células têm como principal inconveniência a baixa seletividade e os níveis insatisfatórios de recuperação de apatita nas trações finas. Em função disso, a partir de 1992 iniciou-se a substituição parcial ou total das células mecânicas pelas colunas nas unidades industriais de concentração de rocha fosfática. Até o momento tem-se verificado que para a recuperação da apatita contida nas trações finas as colunas substiuem satisfatoriamente as células mecânicas. Entretanto, para as trações grossas os resultados obtidos nas colunas não têm sido satisfatórios. Dessa forma, foi realizado esse estudo com o objetivo de verificar o desempenho de três tipos de coluna diferentes denominadas convencional, agitada e de recheio utilizando duas amostras de minério fosfático com granulometrias grossas. O estudo compreendeu basicamente a coleta, preparação e caracterização das amostras, construção das colunas convencional e agitada e importação da coluna de recheio, instalação da unidade piloto, realização dos testes de flotação, cálculo e análise dos resultados. Os resultados com a amostra da Arafértil mostraram que nas três colunas foram obtidos concentrados com baixos niveis de teor de P20S e elevados dos elementos I;O!:_:'2!rjnantes Fe203 e Si02. Com relação a recuperação de P2Os foram obtidos niveis satisf.'ÍtorÍos nas colunas convencional e agitada e baixos na coluna de recheio. Através de estudos de caracterização mineralógica realizados com amostras de alimentação e rejeito da flotação identificou-se que a principal razão dos baixos níveis de teor de P20S obtidos nos concentrados das três colunas foi o baixo grau de liberação da apatita contida na amostra da Arafértil e a presença de apatita microcristalina disseminada nos minerais de ganga. Em função disso, foi realizado um novo estudo utilizando as três colunas e uma amostra de minério fosfático da F osfértil com granulometria grossa e grau de liberação da apatita adequado para separação dos minerais de ganga. Com as condições otimizadas foram obtidos concentrados com baixo teor e elevada recuperação de P205 nas colunas convencional e agitada. Na coluna de recheio foi obtido concentrado com elevado teor e baixa recuperação de P2Os. Os teores dos contaminantes Fe203 e Si02 no concentrado de apatita foram elevados nas colunas convencional e agitada e baixos na coluna de recheio. Em função dos resultados obtidos nas três colunas com a amostra da F osfértil foi projetada e construída uma coluna piloto que permitisse a obtenção de níveis satisfatórios de teor e recuperação de P2Os. Essa coluna foi denominada modificada e se caracterizou em manter a seção de coleta semelhante a da coluna convencional e a seção de limpeza a da coluna de recheio. Foram realizados testes utilizando essa coluna e a amostra de minério fosfático da Fosfértil. Os resultados obtidos mostraram que houve uma elevação na seletividade da notação da apatita com relação a coluna convencional e uma elevação na sua recuperação com relação a coluna de recheio. Os teores dos contaminantes Fe203 e SiOz foram baixos se comparados aos obtidos na coluna convencional. Na coluna modificada foi obtido um concentrado com teor de 36,5 % e recuperação de 82,5 % de P2Os e os teores dos principais elementos contaminantes na faixa desejada de produção de concentrado fosfático / Abstract: Froth flotation is the concentration process most utilized for the recovery of apatite from phosphate rocks. In Brazil there are many mineral industries supplying phosphate concentrates for the fertilizer industries. The main unit operation in these industries are cominution, magnetic separation, classification and flotation circuito. Flotation is carried out in these industries using conventional mechanical cells or columns. The first phosphate rocks concentration plants were set up in Brazil in the beginning of the seventies using mechanical cells. Throughout these years these cells have demonstrated poor selectivity and low recovery for apatite fines. Therefore, from 1993 it has begun a partial and some times, total replacement of the mechanical cells for columns. Up to now, it has been observed that as far as the performance of recovery of fines is concerned, the replacement of mechanical cells for coIumns has been well succeded. On the other hand, the recovery for the apatite coarse fraction has not been so good. This research has been carried out in order to study the performance of three different types of column: conventional, packed and agitated, aiming a higher recovery of coarse fraction of apatite. The main parts of this research were: collection, preparation of samples and characterization, building of conventional and agitated column set up of pilot plant, flotation tests and analysis of results. The results achieved using the material from Arafértil, showed that the concentrates produced in all three columns had low grades of P205 and high grades of contaminants such as Fe203 and SiO2. Concerning the recovery of P205 , satisfactory levels were achieved of the conventional and agitated column, while low leveI of recovery was obtained for the packed column. Through mineralogical characterization of feed and tails, it was possible to realize that the main reason for the poor result obtained for low concentrate content of P205 was d'..::: '_0 the presence of unliberated apatite of the sample brought ffOm Arafértll. Thert': was a dissemination of microcristaline apatite distributed throughout the tail mineraIs. For that reason, a new study was carried out using a new sample of phosphate rock with coarse size distribution originated from F osfértil, and of course, with apatite mineraIs sufficiently liberated from the gangue mineraIs. After the optimization of the process, it was possible to get concentrates of low grade and high recovery of P20S using conventional and agitated column. For the packed column, the concentrate produced had higher grade and the recovery was lower than the others. The contaminants content (Fe203 and SiO2) in the concentrate were high for the tests carried out in conventional and agitated column and low for packed column. Due to the results obtained for the tests developed in the three columns, it was possible to design and build a pilot column, in order to check scale up problems and to make possible the obtention of good levels of recovery and higher grades. This column was labeled as "modified", and its main characteristics was to have the collection zone similar to the conventional column and the cleaning zone similar to the packed column, something like a hybrid column. The results obtained, showed that the hybrid column increased of selectivity and improved the recovery when compàred with the conventional and packed column. The contaminants content (Fe203 and SiO2) were lower than the conventional column. It was possible to get, using the hybrid column, a concentrate grade of 36,5% and a recovery of 82,5% P-20S, plus to obtain contaminants content within the range established by the fertilizer industries / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-05-09Bitstream added on 2014-06-13T20:56:25Z : No. of bitstreams: 1 satow_mm_me_rcla.pdf: 904282 bytes, checksum: ae161851e0a9bcacaeb59223c69f2582 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fungos do grupo das leveduras negras têm revelado grande potencial em degradar compostos aromáticos como únicas fontes de carbono, capacidade de sobreviver sob atmosferas contendo hidrocarbonetos e habitar nichos com baixa concentração de nutrientes. Apesar do potencial de aplicação destes nas áreas ambiental e industrial, sua ecologia é pouco conhecida e seu isolamento na natureza ainda é difícil. A técnica de flotação em óleo (IWATSU et al., 1981) é aplicada com sucesso para recuperação de leveduras negras provenientes da natureza. No entanto, os mecanismos envolvidos neste método são desconhecidos. Assim, neste trabalho, testaram-se três hipóteses de seleção da técnica: hidrofobicidade celular, assimilação de hidrocarbonetos e oligotrofismo. A metodologia foi aplicada em amostras de solo de “landfarming” da Refinaria do Planalto Paulista (REPLAN). Cepas isoladas e padrão foram submetidas aos testes para verificação das hipóteses formuladas. A hidrofobicidade celular das cepas foi verificada mediante quantificação da concentração celular da suspensão na fase oleosa após agitação com hidrocarboneto. Os testes de assimilação de hidrocarbonetos e oligotrofismo foram realizados mediante análises de curvas de crescimento obtidas por leituras de absorbância. Os resultados obtidos mostraram que o solo de “landfarming” é um local propício para o estudo de leveduras negras, uma vez que 107 cepas foram recuperadas e a análise molecular revelou uma espécie nova: Cladophialophora immunda. O teste de hidrofobicidade indicou que, a hidrofobicidade celular pode não ser o principal fator seletivo, pois espécies hidrofóbicas e hidrofílicas foram recuperadas pela técnica em estudo. A maioria das cepas de leveduras negras testadas apresentou crescimento em meio contendo hidrocarbonetos como fontes únicas de carbono,... / Black yeast fungi have shown great potential to degrade aromatic hydrocarbons as single carbon source, ability to survive under atmospheres with hydrocarbons and to live in niches poor in nutrient. Despite the application potential of these fungi in the environmental and industrial areas, the knowledge about their ecology is incomplete and their isolation from nature is still difficult. The oil flotation technique (IWATSU et al., 1981) has been succeed on the black yeast strains recovery from nature, however, mechanisms involved in this method are still unknown. The present study tests three hypothesis on its selective mechanisms: cell surface hydrophobicity, hydrocarbon assimilation and oligotrophism. The methodology was applied in landfarming soil samples from Planalto Paulísta Refinery (REPLAN). Six isolates and control strains were submitted to experiments to verify the hypothesis done. Hydrophobicity was studied through quantification of oil-phase cell concentration after shaking the cell suspension with hydrocarbon. Hydrocarbon assimilation and oligotrophism were verified by analyzing the growth curves obtained with absorbance data. The results showed that landfarming soil has great potential for black yeast isolation, as 107 strains were recovered and a new species – Cladophialophora immunda- was revealed by molecular analyzes. Hydrophobicity test showed that cell hydrophobicity could not be the main selective factor, since hydrophobic and hydrophillic strains were recovered. Growth in media with hydrocarbons as sole carbon source was observed in the majority of the tested black yeast strains, indicating that hydrocarbon assimilation or tolerance to these substances could be the selective factors of the method. Exophiala xenobiotica was able to grow in the poor media tested, what suggests that this substrate with the addition of hydrocarbons could be used for the isolation...(Complete abstract, click electronic access below)

A influência do tamanho de partícula tem sido foco de décadas de estudos na flotação de minérios. O desempenho diminui tanto para partículas minerais (sulfetos-oxi-minerais) finas-F (37-13 μm) e ultrafinas-UF (<13 μm) como para as grossas (>149 μm), devido a muitos fatores, principalmente de ordem física-hidrodinâmica. Existe consenso de que as baixas recuperações na flotação das partículas F-UF ocorrem pela reduzida eficiência da captura (colisão+adesão) pelas bolhas (800-2000 μm) e no caso das grossas por problemas de capacidade de transporte dessas bolhas em relação à massa e também ao baixo grau de liberação. A presente tese de doutorado visa realizar uma análise técnica da situação das tendências atuais, e estudar alternativas emergentes e em fase de validação para a recuperação de partículas finas e ultrafinas e grossas em sistemas minerais selecionados. Para tanto, foi analisada a eficiência da técnica de floto-elutriação (FE), comparativa à flotação convencional (FC), de partículas F-UF, intermediárias (+74-149 μm) e grossas de um minério sulfetado de cobre. Contrário ao esperado, a FE (equipamento HydroFloatTM) apresentou recuperações metalúrgicas similares à FC nos casos de granulometrias com amplas distribuições de tamanho (P80: 130, 240 e 280 μm). Entretanto, as recuperações nas frações classificadas (FCl) em +297 μm e -297+210 μm foram 25 % maiores na FE do que na FC, principal vantagem da FE. As partículas (portadoras de Cu) mais grossas (>297 μm) não foram recuperadas na FC. No caso das frações finas, o arraste hidráulico na FE permitiu uma boa recuperação, mas não nas frações intermediárias, principalmente devido ao baixo holdup de ar nessa célula (<3,2 ±0,9 % volume ar/líquido). Em função disso, foram realizados estudos de otimização da eficiência operacional via injeção de bolhas de ar complementar ao sistema existente na FE. Com o aumento do holdup de ar para 11,0 (±0,2) %, os resultados, de acordo com a anterior hipótese, mostraram uma maior recuperação das frações de tamanho intermediário, especialmente nas frações com P80 igual a 130 μm. Finalmente, em função do elevado arraste mecânico da água de elutriação, os teores obtidos em todos os casos foram extremamente baixos comparados com a FC. Os resultados permitem concluir que a técnica de floto-elutriação precisa ser mais desenvolvida, apresenta muitas limitações e deve ser ajustada para cada minério. Por outro lado, no tratamento de partículas finas e ultrafinas, foram validadas técnicas de condicionamento em alta intensidade (CAI) e com injeção de micro e nanobolhas (200 nm - 100 μm), na recuperação de partículas F-UF de um minério sulfetado de cobre (Cu) e ouro (Au) entre as diversas técnicas e condições aplicadas. Os estudos foram realizados comparativamente a um ensaio padrão (STD) com duas amostras de granulometrias distintas, uma mais grossa (P80~190 μm) e outra mais fina (P80~100 μm). Os melhores resultados obtidos foram aumentos de 10 % da recuperação metalúrgica de Cu e Au com o CAI e 6 % (Au) com as bolhas pequenas para a amostra mais grossa, e até 22 % de recuperação de metalúrgica de Cu e 8 % de Au com CAI para a amostra mais fina. Esses resultados mostram o potencial dessas técnicas na melhor flotação de frações F-UF, validam resultados anteriores e o embasamento teórico do aumento da probabilidade captura das partículas pelas bolhas. Os resultados da análise das técnicas selecionadas e a pesquisa do estado da arte permitiram concluir que diversas ações e alternativas devem ser consideradas, na redução das perdas minerais nas frações finas e grossas, juntamente com uma maior celeridade da transferência tecnológica da pesquisa ao setor produtivo, visando minimizar perdas, energia e custos operacionais. / The influence of particle size has been the focus of decades of studies on ore flotation. The performance decreases for both mineral particles (sulfides-oxi-minerals) fine-F (37-13 μm) and ultrafine-UF (<13 μm) and coarse (>149 μm), due to many factors, physics-hydrodynamics. There is a consensus that the low recoveries in the flotation of F-UF particles occur due to the reduced capture efficiency (collision + adhesion) by the bubbles (800-2000 μm) and in the case of the coarse ones due to problems of transport capacity of these bubbles in relation to the mass and also to the low degree of liberation. This PhD thesis aims to carry out a technical analysis of current trends and to study emerging and validation alternatives for the recovery of fine and ultrafine and coarse particles in selected mineral systems. For this purpose, the floto-elutriation (FE) technique, compared to the conventional flotation (CF), of F-UF particles, intermediate (+74-149 μm) and coarse sulphate copper ore was analyzed. Contrary to expected, the FE (HydroFloatTM equipment) presented metallurgical recoveries similar to CF in cases with large particle size distributions (P80: 130, 240 and 280 μm). However, the recoveries in the fractions classified (FCl) by +297 μm and -297 + 210 μm were 25 % higher in FE than in CF, the main advantage of FE. The coarser particles (>297 μm) were not recovered in the CF. In the case of fine fractions, the hydraulic drag in the FE allowed a good recovery, but not in the intermediate fractions, mainly due to the low holdup of air in this cell (<3.2 ±0.9 % air/liquid volume). As a result, studies were carried out to optimize the operational efficiency by injecting air bubbles complementary to the existing FE system. With the increase of the air holdup to 11.0 (± 0.2) %, the results, according to the previous hypothesis, showed a greater recovery of the fractions of intermediate size, especially in the fractions with P80 equal to 130 μm . Finally, due to the high mechanical drag of the elutriation water, the contents obtained in all cases were extremely low compared to the CF. The results allow to conclude that the floto-elutriation technique needs to be more developed, has many limitations and must be adjusted for each ore. On the other hand, in the treatment of fine and ultrafine particles, high intensity conditioning techniques (HIC) and with micro and nanobubble injection (200 nm - 100 μm) were validated in the recovery of F-UF particles from a sulfide copper (Cu) and gold (Au) ore among the various techniques and conditions applied. The studies were performed in comparison to a standard test (STD) with two samples; one with large particle size distribution, one coarser (P80 ~ 190 μm) and one finer (P80 ~ 100 μm). The best results were 10 % increases in the Cu and Au metallurgical recovery with the HIC and 6 % (Au) with the small bubbles for the coarser sample, and up to 22 % of metallurgical recovery of Cu and 8 % of Au with HIC for the finer sample. These results show the potential of these techniques in the best flotation of F-UF fractions, validate previous results and the theoretical basis of the increase in the probability of capture of the particles by the bubbles. The results of the analysis of the selected techniques and the research of the state of the art allowed concluding that several actions and alternatives should be considered in the reduction of mineral losses in the fine and coarse fractions. More, this should be accompanied with a faster technological transference of the research to the productive sector, aiming to minimize losses, energy and operating costs.

O presente trabalho analisa um sistema de flotação em coluna, em regime de bias negativo para a fração fina, 90% passante em 37 μm , do rejeito da flotação de fluorita em flotação convencional por célula mecânica. Trabalhos anteriores mostram que a flotação em coluna com regime de bias negativo apresenta bons resultados para partículas grossas, e que esta tecnologia tem bom potencial tecnológico, especialmente para a etapa rougher da flotação. No entanto, pouco se tem estudado sobre o regime de bias negativo para partículas finas. A caracterização mineralógica (estudos de liberação) mostraram que a fluorita nesta fração granulométrica que é alimentada na usina está praticamente toda liberada, mas não é recuperada na flotação convencional por limitação tecnológica da célula mecânica, fazendo com que a fração fina do rejeito seja mais rica do que a fração grossa. Os ensaios foram realizados em coluna em escala de laboratório, variando-se a velocidade, e conseqüentemente a vazão, da alimentação de 1,0 a 1,7 cm/s e a velocidade do ar na coluna de 0,5 a 1,7 cm/s. O resultados destes ensaios foram analisados visando medir o desempenho da coluna em termos de recuperação metalúrgica e teor de fluorita no concentrado. A recuperação metalúrgica variou de 91,75 a 96,09% e o teor do concentrado de 46,39 a 73,36%. / This work aims to study a column flotation system under negative bias for fluorite fine particles, 90% smaller then 37 m, from the gangue of the conventional flotation using mechanical cells. Other research works show that column flotation under negative bias give good results for coarse particles, and this technology has good potential especially for the rougher of flotation system. But there are not many studies about column flotation under negative bias for fine particles. The physical characterization (liberation studies) shows that the fluorite in the granulometric size fed to the Nitro Química’s plant present very good liberation, but is not recovered by the limitations of mechanical cells on this particle size, producing a waste where the fine fraction is richer then the coarse one. The tests were made using a lab size column, changing the feed rate from 1.0 up to 1.7 cm/s and the air rate from 0.5 up to 1.7 cm/s. The results were analysed to measure the performance of the column for fluorite recovery and concentration capacity of the process. The recovery values were between 91.75 and 96.09% and fluorite percentage at the product between 46.39 and 73.36%.

Foram estudadas as características de floculação da hidro-xiapatita, calcita e quartzo com poliacrilamidas aniônicas. Tanto as suspensões de hidroxiapatita como a calcita foram completamente floculadas enquanto que o quartzo foi refratário a floculação com esses polimeros. Entretanto, observou-se que a floculação da calcita foi impedida com a utilização de um poliacrilato de sódio, enquanto que a hidroxiapatita continuou a ser floculada pela poliacrilamida num intervalo de concentração de O a 1000 g/ton de poliacrilato. Estes resultados permitiram estabelecer condições para a floculação seletiva de hidroxiapatita em misturas sintéticas com quartzo e calcita. Nestes sistemas foram estudados diversos parâmetros operacionais, tais como tipo de separação, efeito do teor da alimentação, e influência da moagem. Onde a separação estagiada apresentou melhor resultado, uma moagem adicional no sistema não favoreceu a seletividade. Por outro lado, o teor de P205 no concentrado é proporcional ao teor presente na alimentação. A hidroxiapatita, em estudo, de alta pureza (de acordo com técnicas de análise química, espectrofotometria de infravermelho e difração de raios X) apresentou um parto de carga zero em pH 6,77 na presença de diversos eletrólitos. A aplicação do sistema de floculação seletiva a fraçoes ultrafinas industriais foi estudada em detalhe e comparada com processos de flotação e floco-flatação. 0s resultados obtidos mostraram que a floculação seletiva somente foi eficiente nos sistemas sintéticos. A flotação, embora o minério apresente uma granulometria muito fina, foi mais eficiente que a floculação seletiva e a floco-flotação nos sistemas reais, em termos de taxa de enriquecimento e percentual de rejeição de massa. Entretanto com a floco-flotação foi possivel obter altas recuperações(-90%) para os minérios de Araxá e Itataia. Para o minério de Tapira, um aumento do teor de P2O5 foi obtido com a flotação da fração seletivamente floculada. As taxas de enriquecimento obtidas foram baixas (entre 1,35 e 2,101 em função das associações entre a apatita do minério com óxido de ferro e argila, o que revelou a caracterização mineralógica. Conclue-se que a concentração de minerios fosfatados de baixo teor é uma operação onerosa, onde o fator predominante é a absorção seletiva de reagentes e atransferência não específica de material de ganga nos respectivos concentrados. / The characteristcs of flocculation of hydroxyapatite, calcite and quartz were studied using anionic polyacrylamides. Complete flocculation of suspension of hydroxyapatite and calcite was obtained whereas quartz suspensions were not arnenable for flocculation with these polymers. However, the flocculation of calcite was found to be depressed with the use of sodiurn polyacrilate but not hydroxyapatite within a range concentration from o to 1000 g/ton of polyacrilate. These results allowed to stablish conditions for the selective flocculation of hydroxyapatite from synthetic mixtures with quartz and calcite. Thus, several operational pararneters were studied, namely, type of separation, feed grade and grinding conditions. The stage separation presented better results, additional grinding in the system selectivity not favored. Howere, the grade of P205 in concentrate is proportional geed grade. The hydroxyapatite studied, high purity (of agreement with chemical analysis technical, infrared and x rays spectrometry) presented the point of zero charge in pH 6,77 in the presence of several electrolits. The application o f the selective flocculation to industrial ultrafines fractions was studied in detail and compared with the flotation and floc-flotation processes. The results obtneid showed that the selective flocculation process was efficient only for the synthetic system. The flotation howerer, despite the fineness of the real suspensions systerns, was found to be more efficient than the selective flocculation and the floc-flotation, in terms of enrichement rate and mass rejection percentagem. Howerer, with the floc-flotation was possible obtain higt recuperation (-90%) for Araxá and Itatiaia ores. For the Tapira ore, the increase o f P205 grade was obtneid with flatation of flocculated fraction selecty. The enrichement rates obtneid were low (between 1,35 and 2,101 in terms of the as sociation between ore apatite with iron oxide and clay, the what revealed the mineralogical characterization. Conclude that the concentration of phosphates ores of low grade is onerous operation, where predorninance factor is the selective adsortion of reagents and not specific transfer of material gangue in the concentrate respective .