Galena (Português)

Minerais de Zn e Pb oxidados

É bem conhecido que existe uma diferença entre minerais sulfurados e oxidados no que diz respeito à sua separação por flotação. É fácil recuperar Zn de esfalerita e Pb de galena mesmo usando coletores de xantato, mas não é o mesmo para Zn de smithsonita (Zn CO3) e Pb de cerussita (PbCO3).

Flotação de Zn e Pb minerais oxidados são difíceis porque não há coletores de ação direta conhecidos capazes de produzir concentrados de metal único. A necessidade de novos coletores específicos é sentida particularmente no caso de minerais de chumbo e zinco oxidados porque sua superfície – ao contrário da variedade de sulfeto – não é facilmente tornada hidrofóbica pelos coletores geralmente usados, para obter uma flotação eficiente. Além disso, a solubilidade desses minerais de óxido é alta. Consequentemente, o coletor também interage com cátions metálicos que foram para a solução, aumentando assim muito a quantidade de reagente necessária para a flotação. Portanto, é prática comum sulfurizar esses minerais antes da flotação, de modo a preparar sua superfície para receber os xantatos, os coletores geralmente adotados para a concentração de sulfetos. Geralmente os coletores normalmente utilizados em usinas de beneficiamento atuam apenas se o minério tiver sido submetido a uma fase preliminar de sulfidização extremamente delicada e crítica. Na verdade, a sulfurização exige dosagem cuidadosa para evitar tornar a superfície do mineral inerte.

Assim, os coletores clássicos têm uma afinidade para determinadas classes mineralógicas, enquanto os reagentes quelantes – quando adsorvidos quimicamente na superfície do mineral – têm especificidade para cátions, independentemente da forma mineralógica do sólido.

No entanto, essa abordagem também tem duas desvantagens principais, em primeiro lugar, o consumo excessivo (Marabini 1973, Marabini et al. 1983) e, em segundo lugar, a falta de uma cadeia alifática o que torna a superfície do mineral hidrofóbica.

Na verdade, os reagentes quelantes comercialmente disponíveis são quase todos moléculas aromáticas sem uma longa cadeia de hidrocarboneto; assim, embora a partícula mineral quelada seja razoavelmente hidrofóbica, não é suficientemente aerofílica para garantir a flotação. Estudos sobre minerais oxidados (Usoni et al. 1971, Rinelli et al. 1973, Marabini 1975, Rinelli et al. 1976) foram realizados tornando as partículas hidrofóbicas, tornando disponíveis contemporâneos grupos orgânicos de cadeia longa (como óleo combustível ou espuma oleosa) e agentes quelantes.

Com base nos pontos levantados até agora, é aparente que os compostos quelantes conhecidos formam uma classe de reagentes que podem ser usados para a flotação de minérios metálicos, fornecendo artificialmente a cadeia longa porção orgânica pela introdução de um óleo neutro (óleo combustível). Mas a introdução de uma nova fase líquida na polpa de flotação é prejudicial ao sistema como um todo e não está disponível em escala industrial.

Os estudos, portanto, têm sido orientados para a síntese de novas moléculas orgânicas contendo ambos os grupos quelantes aromáticos funcionais seletivos e porções de cadeia alquila longa hidrofóbica. Isso é feito modificando os coletores quelantes conhecidos.

Na verdade, muitas pesquisas foram realizadas sobre o projeto de coletores quelantes seletivos; isto resultou em numerosas estruturas sendo propostas e sintetizadas para testes em escala de laboratório em minérios de chumbo / zinco antes da realização de testes em escala piloto e em escala de planta.

Com base em cálculos termodinâmicos para a seleção de complexar coletores teoricamente seletivos para um cátion (Marabini et al. 1983), duas classes de reagentes foram propostas por Marabini et al. (Marabini et al. 1988 e 1989, Nowak et al. 1991) para a flotação de Zn e Pb oxidados em uma planta piloto. Muito tem sido escrito sobre o papel da cadeia alifática em coletores convencionais (Cases 1968, Predali 1968, Somasundaran 1964), mas o trabalho diz respeito a novos reagentes do tipo quelato, dos tipos mercaptobenzotiazol (MBT) e aminotiofenol (ATP) com uma mistura aromática –Estrutura alifática. A parte aromática contém grupos quelantes funcionais específicos que são seletivos para o zinco ou o chumbo dos minerais oxidados (MBT é seletivo para o chumbo e ATP para o zinco), enquanto a parte alifática consiste em uma cadeia de hidrocarboneto que torna o complexo de superfície hidrofóbico.

A ação de coleta do MBT é, portanto, atribuível à formação de um filme de superfície seletivamente quimiossorvido na superfície do mineral tornado hidrofóbico pela cadeia alifática.

Na verdade, no caso do hidrofílico oxidado minerais, a porção heterocíclica aromática do MBT por si só não é suficiente para tornar a superfície suficientemente hidrofóbica para garantir a flotação. Portanto, uma cadeia alifática deve ser introduzida na estrutura molecular. A cadeia alifática é necessária para garantir uma condição hidrofóbica e, portanto, coletar o poder para o reagente quelante aromático (MBT ou ATP).

Foi demonstrado que três átomos de carbono é o comprimento mínimo da cadeia necessária para garantir o poder coletor que melhora com o comprimento da cadeia alifática. O desempenho é ligeiramente melhorado pela presença de um átomo de oxigênio éter.

A formação de um filme de superfície quimicamente absorvido é suficientemente estável para explicar a ação de coleta. A seletividade das moléculas contendo ATP e diferentes cadeias alifáticas foi estudada por testes de flotação.

Neste caso, o papel da cadeia alifática e do oxigênio éter é de importância mais decisiva do que para o MBT para garantir a estabilidade da fase adsorvida e, portanto, flutuabilidade. A seletividade aumenta com o número de átomos de carbono na cadeia.

Em particular, a presença do oxigênio na cadeia aumenta a seletividade, enquanto nos reagentes da classe MBT apenas o comprimento da cadeia é eficaz. Esta diferença pode ser explicada pela estrutura química diferente dos dois reagentes. No caso do MBT, o efeito do substituinte alifático deve-se principalmente ao seu efeito hidrofobizante e, portanto, ao seu comprimento que favorece a atração recíproca das cadeias da camada adsorvida.

Em contrapartida, no caso do ATP, o efeito do substituinte alifático é devido não apenas ao seu efeito hidrofobizante, mas também ao seu efeito na reatividade da cabeça polar aromática da molécula. Na verdade, o grupo funcional quelante de ATP tem uma reatividade mais fraca em comparação com MBT e, portanto, é mais sensível ao efeito do substituinte em seu anel benzênico único (enquanto MBT tem duas estruturas aromáticas). Por isso, no caso do ATP, é possível observar que a presença do oxigênio na cadeia aumenta muito a seletividade. O efeito positivo do grupo RO na posição para vis-à-vis o nitrogênio do ATP pode ser explicado com o efeito de liberação de elétrons devido à ressonância do oxigênio com o anel benzênico, que aumenta a reatividade com o grupo nitrogênio (Morrison 1973 ).

No caso do ATP, que forma uma ligação menos estável com o cátion mineral e que consiste em um único anel de benzeno, o efeito conjugativo do oxigênio éter e o efeito hiperconjugativo dos grupos alquil são mais evidente do que para MBT. A seletividade é melhorada pela inserção de oxigênio na cadeia e também por um aumento no comprimento da cadeia. Aqui o efeito da cadeia alquílica sobre o grupo funcional aromático é mais acentuado, permitindo modulação da seletividade.

Esta pesquisa baseada no projeto e síntese de novos reagentes de flotação abre novas possibilidades no campo do Pb metálico e Recuperação mineral de Zn por flotação.