Esta tese investiga o efeito de dissipação de energia (energy input) sobre a cinética de flotação de apatita em meio básico (pH 10,5) utilizando oleato de sódio (40 mg/L e 80 mg/L) como coletor. Uma célula de flotação com agitação promovida por grades oscilantes (OGC - Oscilating Grid Flotation Cell), desenvolvida especialmente para avaliação do efeito de energia dissipada na flotação, foi adotada para o estudo devido à célula apresentar uma turbulência praticamente isotrópica, enquanto que as células mecânicas convencionais de flotação geram regiões com diferentes níveis de turbulência, visto que, próximo ao rotor a turbulência é muito maior que nas regiões mais afastadas. A agitação gerada pelo impelidor interfere em todos os sub-processos da flotação: colisão entre bolhas e partículas, adesão e destacamento (detachment). A macroturbulência na célula de flotação suspende as partículas no interior da célula, enquanto a microturbulência dispersa as bolhas e promove as colisões entre as bolhas e as partículas. Todos estes fenômenos podem influenciar a cinética do processo. Além disso, pelo fato das partículas muito grossas (+150µm) e finas (-44µm) de apatita apresentarem recuperações mais baixas do que uma faixa de tamanho ótimo, é importante estudar a influência da dissipação de energia na cinética dessas partículas. Os resultados mostraram que a cinética de flotação de apatita é fortemente influenciada pela dissipação de energia, pelo tamanho das partículas e pela concentração de coletor (ângulo de contato). As partículas finas (-44µm) exigem um elevado nível de energia (2 kW.m-3), devido ao aumento das frequências de colisão entre bolhas e partículas, esse aumento de energia não destruiu o agregado bolha/partícula para fração fina. Por outro lado, a cinética de flotação de partículas grossas (+150µm) foi fortemente afetada pelo aumento da energia transferida, os maiores valores da constante cinética para os grossos foram obtidos com o menor nível de dissipação de energia testado (0,1 kW.m-3), qualquer aumento na turbulência apresentou uma redução na taxa de flotação de no mínimo 40%, devido à destruição do agregado de partículas/bolha. O efeito da hidrofobicidade da apatita foi avaliado através de testes de flotação com duas concentrações de coletor (40 e 80g/L). A alta concentração de coletor (80g/L) apresentou resultados mais elevados de constante cinética para todos os níveis de dissipação de energia e para qualquer tamanho de partícula. Estes resultados evidenciam a influência da hidrofobicidade na adesão e na estabilidade do agregado partícula/bolha. / This thesis investigates the effect of energy dissipation (also called energy input) on the flotation kinetics of apatite in basic medium (pH10.5) with sodium oleate (40mg/L and 80mg/L) as collector. A special equipment called Oscillating Grid Flotation Cell (OGC) was adopted because the movement of the grids inside OGC creates a near isotropic turbulence, whereas the conventional mechanical flotation cells generate regions with different levels of turbulence: the intensity of turbulence is strongly higher close to the impeller and is very low far from it. The agitation created by the impeller influences all flotation sub process: particle/bubble collision, adhesion and detachment. Macroturbulence promotes the particle suspension inside the cell, whilst microturbulence disperses the bubbles and promotes collisions between bubbles and particles. All these phenomena influence the kinetics of the process. Moreover, because very coarse (+150µm) and fine (-44µm) particles of apatite show lower recovery than an optimum size range, it is important to study the influence of energy input on the kinetics of these sort of particles. The results showed that flotation kinetics of apatite is strongly influenced by the energy input, particle size and collector concentration (contact angle). Fine particles (-44µm) require high energy input (2 kW.m-3) probably to promote collision and the increase of energy input did not destroy the bubble/particle aggregate. Conversely, the flotation kinetics of coarse particles (+150µm) was strongly affected by energy input: 0,1 kW.m-3 promoted high flotation rate, but increasing the energy input to any higher level the flotation kinetics exhibits a clear decay, probably due to the destruction of the aggregate particle/bubble. The effect of hydrophobicity is evaluated testing two collector concentrations. With high collector concentration the flotation rate increased for all levels of energy input, these results evidenced the influence of hydrophobicity on the attachment and stability of the aggregate particle/bubble.

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

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

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A amostra utilizada para este estudo faz parte do material depositado na barragem de rejeitos da mina de carvão da “Carbonífera Criciúma”, localizada na região sul do país (Santa Catarina). Usualmente os finos de carvão junto com a parte mineral, provenientes do processo de beneficiamento são denominados de “lodo” e são descartados como rejeitos, depositados na bacia de decantação. A recuperação dos finos de carvão provenientes do lodo pode propiciar a obtenção de um concentrado que poderia ser aproveitado como combustível na geração de energia elétrica. Também pode contribuir como fator de diminuição do impacto ambiental, minimizando a formação da drenagem ácida de minas (DAM), gerada pelo conteúdo de enxofre contido no material em estudo, além de reduzir o espaço físico ocupado pela barragem de rejeito. Entre os métodos de beneficiamento de carvão, a flotação se destaca como um dos mais importantes para concentração desse lodo, em particular no tratamento de partículas finas. Para caracterizar o lodo, fez-se um estudo de análise granulométrica, que permite definir que estamos trabalhando com um material fino uma vez que 83,0% é menor que 0,710 mm. Concomitantemente realizaram-se análises elementares e análises imediatas, seguindo as normas Brasileiras. NBR 8293, NBR 8289, NBR 8290, NBR 8299. Os resultados mostraram que, a partir da alimentação com cerca de 63% de cinzas, foi possível obter concentrados com teores de cinzas de aproximadamente de 30%, com recuperações mássicas de cerca de 40%, demonstrando que é possível a recuperação da matéria orgânica, a partir do lodo por flotação convencional. / The sample used for this study is part of the material deposited in the tailings dam of the coal mine "Carbonífera Criciúma" located in the southern region (Santa Catarina). Usually the coal fines along with the mineral part, from the beneficiation process are called "sludge" and are discarded as waste, and deposited in the tailings pond. The recovery of coal fines can facilitate the obtainment of a concentrate that could be used as fuel in power generation. It can also contribute as a factor of environmental impact reduction by minimizing the formation of acid mine drainage (AMD), generated by the sulfur contained in the material under study, in addition to reducing the physical space occupied by the tailings dam. Among the methods coal beneficiation, flotation stands out as one of the most important concentration of the ore, particularly in the treatment of fine particles To characterize the material, we need to do a particle size analysis’s study, it will allows us to define that we are dealing with a 83,0% thin material, thinner than 0,710 mm. Simultaneously we will do elemental analyzes and spot analysis, following the Brazilian standard. NBR 8293, NBR 8289, NBR 8290, NBR 8299. The results showed that, from a supply with about 63% ash concentration, were obtained around 30% of ash and about 40% of carbonaceous mass recoveries. This demonstrate that it is possible to recover organic matter from the tailing by conventional flotation.

A amostra utilizada para este estudo faz parte do material depositado na barragem de rejeitos da mina de carvão da “Carbonífera Criciúma”, localizada na região sul do país (Santa Catarina). Usualmente os finos de carvão junto com a parte mineral, provenientes do processo de beneficiamento são denominados de “lodo” e são descartados como rejeitos, depositados na bacia de decantação. A recuperação dos finos de carvão provenientes do lodo pode propiciar a obtenção de um concentrado que poderia ser aproveitado como combustível na geração de energia elétrica. Também pode contribuir como fator de diminuição do impacto ambiental, minimizando a formação da drenagem ácida de minas (DAM), gerada pelo conteúdo de enxofre contido no material em estudo, além de reduzir o espaço físico ocupado pela barragem de rejeito. Entre os métodos de beneficiamento de carvão, a flotação se destaca como um dos mais importantes para concentração desse lodo, em particular no tratamento de partículas finas. Para caracterizar o lodo, fez-se um estudo de análise granulométrica, que permite definir que estamos trabalhando com um material fino uma vez que 83,0% é menor que 0,710 mm. Concomitantemente realizaram-se análises elementares e análises imediatas, seguindo as normas Brasileiras. NBR 8293, NBR 8289, NBR 8290, NBR 8299. Os resultados mostraram que, a partir da alimentação com cerca de 63% de cinzas, foi possível obter concentrados com teores de cinzas de aproximadamente de 30%, com recuperações mássicas de cerca de 40%, demonstrando que é possível a recuperação da matéria orgânica, a partir do lodo por flotação convencional. / The sample used for this study is part of the material deposited in the tailings dam of the coal mine "Carbonífera Criciúma" located in the southern region (Santa Catarina). Usually the coal fines along with the mineral part, from the beneficiation process are called "sludge" and are discarded as waste, and deposited in the tailings pond. The recovery of coal fines can facilitate the obtainment of a concentrate that could be used as fuel in power generation. It can also contribute as a factor of environmental impact reduction by minimizing the formation of acid mine drainage (AMD), generated by the sulfur contained in the material under study, in addition to reducing the physical space occupied by the tailings dam. Among the methods coal beneficiation, flotation stands out as one of the most important concentration of the ore, particularly in the treatment of fine particles To characterize the material, we need to do a particle size analysis’s study, it will allows us to define that we are dealing with a 83,0% thin material, thinner than 0,710 mm. Simultaneously we will do elemental analyzes and spot analysis, following the Brazilian standard. NBR 8293, NBR 8289, NBR 8290, NBR 8299. The results showed that, from a supply with about 63% ash concentration, were obtained around 30% of ash and about 40% of carbonaceous mass recoveries. This demonstrate that it is possible to recover organic matter from the tailing by conventional flotation.

A amostra utilizada para este estudo faz parte do material depositado na barragem de rejeitos da mina de carvão da “Carbonífera Criciúma”, localizada na região sul do país (Santa Catarina). Usualmente os finos de carvão junto com a parte mineral, provenientes do processo de beneficiamento são denominados de “lodo” e são descartados como rejeitos, depositados na bacia de decantação. A recuperação dos finos de carvão provenientes do lodo pode propiciar a obtenção de um concentrado que poderia ser aproveitado como combustível na geração de energia elétrica. Também pode contribuir como fator de diminuição do impacto ambiental, minimizando a formação da drenagem ácida de minas (DAM), gerada pelo conteúdo de enxofre contido no material em estudo, além de reduzir o espaço físico ocupado pela barragem de rejeito. Entre os métodos de beneficiamento de carvão, a flotação se destaca como um dos mais importantes para concentração desse lodo, em particular no tratamento de partículas finas. Para caracterizar o lodo, fez-se um estudo de análise granulométrica, que permite definir que estamos trabalhando com um material fino uma vez que 83,0% é menor que 0,710 mm. Concomitantemente realizaram-se análises elementares e análises imediatas, seguindo as normas Brasileiras. NBR 8293, NBR 8289, NBR 8290, NBR 8299. Os resultados mostraram que, a partir da alimentação com cerca de 63% de cinzas, foi possível obter concentrados com teores de cinzas de aproximadamente de 30%, com recuperações mássicas de cerca de 40%, demonstrando que é possível a recuperação da matéria orgânica, a partir do lodo por flotação convencional. / The sample used for this study is part of the material deposited in the tailings dam of the coal mine "Carbonífera Criciúma" located in the southern region (Santa Catarina). Usually the coal fines along with the mineral part, from the beneficiation process are called "sludge" and are discarded as waste, and deposited in the tailings pond. The recovery of coal fines can facilitate the obtainment of a concentrate that could be used as fuel in power generation. It can also contribute as a factor of environmental impact reduction by minimizing the formation of acid mine drainage (AMD), generated by the sulfur contained in the material under study, in addition to reducing the physical space occupied by the tailings dam. Among the methods coal beneficiation, flotation stands out as one of the most important concentration of the ore, particularly in the treatment of fine particles To characterize the material, we need to do a particle size analysis’s study, it will allows us to define that we are dealing with a 83,0% thin material, thinner than 0,710 mm. Simultaneously we will do elemental analyzes and spot analysis, following the Brazilian standard. NBR 8293, NBR 8289, NBR 8290, NBR 8299. The results showed that, from a supply with about 63% ash concentration, were obtained around 30% of ash and about 40% of carbonaceous mass recoveries. This demonstrate that it is possible to recover organic matter from the tailing by conventional flotation.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-26T10:17:26Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tércio William Pereira Rocha - 2014.pdf: 2012231 bytes, checksum: 7aa885d055534f09f0841f3773ce2cc4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-26T10:19:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tércio William Pereira Rocha - 2014.pdf: 2012231 bytes, checksum: 7aa885d055534f09f0841f3773ce2cc4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-26T10:19:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tércio William Pereira Rocha - 2014.pdf: 2012231 bytes, checksum: 7aa885d055534f09f0841f3773ce2cc4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-11-22 / The aim of this study was to evaluate the technical feasibility of using macaúba's nut oil as collector in the flotation process of apatite. The macaúba (palm tree typical of the Cerrado which can be found in the extensive area of the Brazilian territory) offers broad utility in several areas (medicine, food, cosmetics, etc.) and has attracted great interest for their high socioeconomic capacity for the production of vegetable oil and with high levels of fatty acids. To that end, the macaúba's nut oil was subjected to the process characterization and saponification, and was applied in trials microflotation of apatite mineral. Finally, the results of the macaúba's saponified nut oil was compared to the collector Flotigam 5806, produced by Clariant, which was also subjected to the same methodological procedures in order to verify its industrial applicability in relation to a collector normally marketed. The results of the apatite recovery for both collectors were tested with analysis of variance (ANOVA), with the purpose to investigate whether the factors pH and concentration of the collector influence on the apatite recovery. The results showed that, compared to Flotigam 5806, macaúba's saponified nut oil was not competitive, and provided lower recoveries of apatite at all pHs and concentrations. For the ANOVA test, it was found that the pH and concentration of the collector factors have greater influence on macaúba's saponified nut oil compared to Flotigam 5806, with respect to the recovery of apatite. / O objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade técnica da utilização do óleo vegetal da castanha de macaúba como coletor no processo de flotação da apatita. A macaúba (palmeira típica do Cerrado que pode ser encontrada em extensa área do território brasileiro) oferece ampla utilidade em diversas áreas (medicinal, alimentícia, cosmética, etc.) e tem despertado grande interesse socioeconômico por sua alta capacidade para a produção de óleo vegetal e com elevados teores de ácidos graxos. Para tanto, o óleo da castanha de macaúba foi submetido aos processos de caracterização e saponificação, bem como foi aplicado nos ensaios de microflotação do mineral apatita. Por fim, o óleo da castanha de macaúba saponificado teve seus resultados comparados ao coletor Flotigam 5806, produzido pela Clariant, que também foi submetido aos mesmos procedimentos metodológicos, de modo a se verificar sua aplicabilidade industrial em relação a um coletor normalmente comercializado. Os resultados da recuperação de apatita para ambos os coletores foram submetidos ao teste da análise de variância (ANOVA), com o intuito averiguar se os fatores pH e concentração do coletor exercem influência sobre a recuperação de apatita. Os resultados evidenciaram que, quando comparado ao Flotigam 5806, o óleo da castanha de macaúba saponificado não se mostrou competitivo, tendo proporcionado recuperações de apatita menores em todos os pHs e concentrações. Para o teste de ANOVA, constatou-se que os fatores pH e concentração do coletor exercem maior influência sobre o óleo da castanha de macaúba saponificado em comparação ao Flotigam 5806, no que diz respeito à recuperação de apatita.

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

Esta tese investiga o efeito de dissipação de energia (energy input) sobre a cinética de flotação de apatita em meio básico (pH 10,5) utilizando oleato de sódio (40 mg/L e 80 mg/L) como coletor. Uma célula de flotação com agitação promovida por grades oscilantes (OGC - Oscilating Grid Flotation Cell), desenvolvida especialmente para avaliação do efeito de energia dissipada na flotação, foi adotada para o estudo devido à célula apresentar uma turbulência praticamente isotrópica, enquanto que as células mecânicas convencionais de flotação geram regiões com diferentes níveis de turbulência, visto que, próximo ao rotor a turbulência é muito maior que nas regiões mais afastadas. A agitação gerada pelo impelidor interfere em todos os sub-processos da flotação: colisão entre bolhas e partículas, adesão e destacamento (detachment). A macroturbulência na célula de flotação suspende as partículas no interior da célula, enquanto a microturbulência dispersa as bolhas e promove as colisões entre as bolhas e as partículas. Todos estes fenômenos podem influenciar a cinética do processo. Além disso, pelo fato das partículas muito grossas (+150µm) e finas (-44µm) de apatita apresentarem recuperações mais baixas do que uma faixa de tamanho ótimo, é importante estudar a influência da dissipação de energia na cinética dessas partículas. Os resultados mostraram que a cinética de flotação de apatita é fortemente influenciada pela dissipação de energia, pelo tamanho das partículas e pela concentração de coletor (ângulo de contato). As partículas finas (-44µm) exigem um elevado nível de energia (2 kW.m-3), devido ao aumento das frequências de colisão entre bolhas e partículas, esse aumento de energia não destruiu o agregado bolha/partícula para fração fina. Por outro lado, a cinética de flotação de partículas grossas (+150µm) foi fortemente afetada pelo aumento da energia transferida, os maiores valores da constante cinética para os grossos foram obtidos com o menor nível de dissipação de energia testado (0,1 kW.m-3), qualquer aumento na turbulência apresentou uma redução na taxa de flotação de no mínimo 40%, devido à destruição do agregado de partículas/bolha. O efeito da hidrofobicidade da apatita foi avaliado através de testes de flotação com duas concentrações de coletor (40 e 80g/L). A alta concentração de coletor (80g/L) apresentou resultados mais elevados de constante cinética para todos os níveis de dissipação de energia e para qualquer tamanho de partícula. Estes resultados evidenciam a influência da hidrofobicidade na adesão e na estabilidade do agregado partícula/bolha. / This thesis investigates the effect of energy dissipation (also called energy input) on the flotation kinetics of apatite in basic medium (pH10.5) with sodium oleate (40mg/L and 80mg/L) as collector. A special equipment called Oscillating Grid Flotation Cell (OGC) was adopted because the movement of the grids inside OGC creates a near isotropic turbulence, whereas the conventional mechanical flotation cells generate regions with different levels of turbulence: the intensity of turbulence is strongly higher close to the impeller and is very low far from it. The agitation created by the impeller influences all flotation sub process: particle/bubble collision, adhesion and detachment. Macroturbulence promotes the particle suspension inside the cell, whilst microturbulence disperses the bubbles and promotes collisions between bubbles and particles. All these phenomena influence the kinetics of the process. Moreover, because very coarse (+150µm) and fine (-44µm) particles of apatite show lower recovery than an optimum size range, it is important to study the influence of energy input on the kinetics of these sort of particles. The results showed that flotation kinetics of apatite is strongly influenced by the energy input, particle size and collector concentration (contact angle). Fine particles (-44µm) require high energy input (2 kW.m-3) probably to promote collision and the increase of energy input did not destroy the bubble/particle aggregate. Conversely, the flotation kinetics of coarse particles (+150µm) was strongly affected by energy input: 0,1 kW.m-3 promoted high flotation rate, but increasing the energy input to any higher level the flotation kinetics exhibits a clear decay, probably due to the destruction of the aggregate particle/bubble. The effect of hydrophobicity is evaluated testing two collector concentrations. With high collector concentration the flotation rate increased for all levels of energy input, these results evidenced the influence of hydrophobicity on the attachment and stability of the aggregate particle/bubble.