Efeito de cátions metálicos na flutuabilidade do berilo

Carlos Magno de Lima Leonel, MSc * Antônio Eduardo Qark Peres, MSc; PhD**

1. INTRODUÇÃO 2. REVISÃO DA LITERATURA 3. MATERIAIS E MÉTODOS EXPERIMENTAIS 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 5. CONCLUSÕES 6. BIBLIOGRAFIA

* Engenheiro de Processos da Caralba Metais S/A •• engenheiro Metalurgista, Professor Adjunto da Escola de Engenharia da UFMG câtions cálcio, magnésio e férrico, os Resumo quais alteram significativamente a carga de superfície do mineral. O Brasil possui as maiores reservas mundiais O berilo apresenta região de máxima de berilo. A fonte brasileira comercial deste flutuabilidade, em tubo de Hallimond, metal ê o mineral berilo, proveniente de usando-se sulfonato de petróleo como pegmatites, no presente concentrado coletor, em torno de pH 2. Hidroxo-oomplexos exclusivamente através de separação manual. de cãtions metálicos adicionados ao sistema Bi virtude da composição mineralogica dos parecem ter efeito na ativação do mineral, pegmatites, a flotação aparece como o método enquanto hidróxidos metálicos coloidais mais promissor para a obtenção, de maneira precipitados agem como depressores. racional, de concentrados de berilo no Brasil. Os resultados obtidos na presente investigação esclarecem alguns aspectos O potencial zeta do berilo foi medido em fundamentais dos sistemas de flotação célula microeletroforética na presença de envolvendo a recuperação do berilo de •letrólito indiferente, bem como de pegmatitos brasileiros.

quartzo são os minerais essenciais destes 1. Introdução depósitos (4). Nos pegmatitos brasileiros o berilo se associa a feldspato, quartzo,nica Os pegmatitos conferem ao Brasil o privilégio e diversos ninerais acessórios. de possuir as maiores reservas mundiais do •etal berllio. Este metal aparece como um Todo o berilo obtido no Brasil é proveniente constituinte essencial nb mineral berilo, de separação manual. A mecanização é sua principal fonte comercial, considerado praticamente inexistente, sendo a operação de importância estratégica (1) (2). Entntanto, economicamente viável em virtude do baixo os ricos pegmatitos brasileiros continuam custo da mão de obra nas regiões produtoras, sendo trabalhados de maneira rudimentar e assim como devido ao fato do beriloe outros ineficiente, em se tratando dos métodos minerais raros se acumularem em bolsas. utilizados na obtenção dos concentrados do Segundo Gilkey (5), resultados ds operações referido minera] de separação manual do berilo de pegmatitos indicaram recuperação média em torno de 18%. 0 berllio possui propriedades físicas e químicas que o fazem conveniente para várias A flutuabilidade do berilo e demais minerais aplicações, tanto na forma metálica como na a ele associados nos pegmatitos é altamente de compostos e ligas. Ocorre como um influenciada pelos cátions metálicos constituinte essencial em aproximadamente 40 presentes no sistema. Este estudo objetiva minerais e como um constituinte ocasional em primordialmente buscar melhor conhecimento outros 50 (1). 0 berilo (3 BeO. Al. 0.. sobre este tipo de interação, visando $ SiO.) é sua maior fonte comercial, não se fornecer subsídios para sistemas de flotação levanoo em conta os EUA, onde foram desodbertas comerciais. jazidas de bertrandita (4 BeO.2 SiO-.H.O), no resto do mundo as fontes comerciais de berllio são constituídas inteiramente de berilo. 0 concentrado de berilo,aonerclalizadu 2. Revisão da literatura Mundialmente, tem teor mínimo de BeO igual • 10%. A flotação de berilo foi estudada por diversos pesquisadores e diferentes 01 diques pegmatfticos complexos são, em todo processos de concentração deste mineral por o mundo, a» jazidas do berllio (5). As fontes flotação são propostos na literatura (6) (7) comerciais deste metal são oriundas, (8). A escolha do processo a ser utilizado Principalmente, de pegmatitos graniti cos. depende de vários fatores, dentre os quais Aluninossilicatos de sódio e potássio e o são considerados de maior importância a

549 composição mineralõgica do pegmatito, os FIGURA 1 - Potencial zeta. do berilo produtos a serem obtidos e a* especificações exigidas dos concentrados. Vlswanathan e colaboradores (9) investigaram a ativação de berilo por vários câtions metálicos na flotação com oleato de sódio. Berilo pode ser flutuado seletivamente em relação a quartzo e feldspato entre os valores de pH 4,0 e 6,0 quando ativação do sistema «feita com Ions Ca (II) ou Mg (II). O mesmo não ocorre quando a ativação e feita com Al (III) ou Fe (III). A ativação por câtions multivalentes, seguido Fuerstenau e Palmer (10), está relacionada com a hidrõlise do cãtion para formar seu primeiro hldroxo-complexo, o qual pode ser adsorvido especificamente na superfície mineral.

3. Materiais e métodos experimentais 3.1. Amostra mineral ii. o potencial zeta não se reverte na faixa A amostra de berilo, proveniente da região de pH+correspondente â maior concentração de de Araçual, MG, era de elevada pureza, Mg OH talvez devido ã sua menor aoncentxação segundo caracterização por difração de no sistema, se comparada com a do CaOH . A raios-X e análise química. queda brusca de potencial zeta, a partir do pH 12, parece relacionar-se com a presença e estabilidade do hidróxido de Magnésio 3.2. Reagentes coloidal no sistema. Coletor: iii. a reversão de potencial zeta pelo - sulfonato de " jóleo contendo 65% de um III na faixa de pH compreendida entre 4 e 8 sal de sódio d) ri io sulfônico com 16 a 18 deve estar relacionada com a adsorção de carbonos na ca * A e 35% de óleo (também hidróxido de ferro coloidal. usado após puri>:c*ção em laboratório). Na figura 2 são apresentados resultados de Outros: flutuabilidade do berilo com sulfcnato versus f pH. Ma figura 3 é ilustrado o efeito do HC1, NaOH e ck « -tos hexahidratados de ferro aumento da concentração do coletor em (III), cálcio, «agnésio e alumínio, todos de pH 2, aquele que tevelou a melhor pureza anall< i *. flutuabilidade.

3.3. Aparelhagem e metodologia FIGURA 2 - Flutuabilidade do berilo com sulfonato de petróleo Os testes fora, realizados em célula microeletrofortica Ranck-Brothers e tubo de «oo Hallimond modi'içado, segundo técnica descrita detalhadamente por Leonel (11). 4. Resultados e discussão Resultados de medidas de potencial zeta em função do pK na presença de 10~*M de cations magnésio, cálcio e ferro III são apresentadas na figura 1. A linha tracejada representa dados para o mineral berilo puro,cominuldo em geral de ferro e moinho de porcelana, na presença de eletrólito indiferente (10~3 M KC1). Foram incluídos dados de Lombe (12) em presença de 10~< M de cationca s alumínio. Uma análise comparativa entre a figura 1 • diagramas de distribuição, de espécies para os cations adicionados, apresentados por Palmer e colaboradores (13), indica que» O efeito da presença dos cations cálcio, 1*. o cálcio reverte o potencial zeta do ferro III, magnésio e alumínio fica berilo na faixa de pH de maioraoncentxação ressaltado através da observação das figura de seu hidroxo-complexo CaOH t 4, 5, 6 • 7.

550 3 Flutuabilidade do berilo para diferentes concentrações de sulfonato de petróleo

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SULFONATO MâO PUftlFKAOO

M «O TO SO *0 100 CONC COUTO* IBV/I) FIGURA 4 - Influência de espécies Ca(II) na FIGURA 6 - Influência de espécies Mg (II) flutuabilidade do berilo com na flutuabilidade do berilo com sulfonato de petróleo sulfonato de petróleo

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40 - WO «t/l SIM.FOMTO O 10**£M«CI D t.0.10"M M«CI| te - • W'M M«CI,

10 11 H

FIGURA 7 - Influência de espécies Al (III) FIGURA 5 - Influência de espécies Fe (III) na flutuabilidade do berilo com na flutuabilidade do berilo com sulfonato de petróleo sulfonato de petróleo. 100

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10" M*ICI, 40 - 0 T» m%/l WkfONATO

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T O Os testes de flutuabilidade do berilo com sistema tende a tornar o potencial zeta sulfonato como coletor devem-se à presença menos negativo, não ocorrendo, entretanto, de feldspato alcalino como mineral essencial a reversão do mesmo. O potencial zeta do e majoritário na composição mineralógica dos berilo pode ser revertido devido à ação de pegmatitos qranlticos. Os feIdspatos são espécies Ca(II) ou Fe(III) no sistema.+ ditos possuírem baixa flutuabilidade com possivelmente, o hidroxo-complexo CaOH e coletores aniõnicos tipo sulfonato de o hidróxido coloidal FefCHO.Cs), petróleo (4). respectivamente. O primeiro Tiidroxo- complexo de cátion metálico tende a tornar A maior flutuabilidade obtida com o o potencial zeta mais positivo (ou menos sulfonato negativo). O potencial zeta não foi revertido não purificado deve-se à presença do óleo devido â presença de espécies Mg(II) no de petróleo no sistema, o qual tem suas sistema, na concentração estudada. moléculas orgânicas neutras atuando como um "extender" do coletor. - O berilo apresenta máxima flutuabilidade com sulfonato de petróleo, na ausência de Uma comparação entre a curva de potencial zeta ativação por cátions adicionados ao sistema, (figura 1) e a curva de flutuabilidade no pH 2,0. Evidências de que a interação (figura 2) sugere que o máximo de eletrostatica entre o coletor e a superfície flutuabilidade esteja relacionado com do mineral seja importante neste sistema interação eletrostatica superfície /coletor, são apresentadas. jâ que sua queda em valores de pH acima do IEP é evidente. A baixa flutuabilidade - Aumento significativo na flutuabilidade observada em valores de pH menores que 2,0 do berilo com sulfonato de petróleo, na pode ser atribuída ã competição entre os presença de cãtions metálicos adicionados Ions Cl" e RSO~ pelos sítios superficiais ao sistema, ocorre principalmente nas positivamente carregados. regiões de pH correspondentes a maior concentração do primeiro hidroxo- ccnplexo A figura 4 ilustra nitidamente o efeito dos referidos cãtions. A formação e ativador do complexo CaOH na flutuabilidade estabilidade de hidróxidos metálicos do berilo com sulfonato. Em pH 13, com apenas parecem ter efeito depressor nestes 20 mg/l do coletor já se atinge sistemas. flutuabilidade em torno de 95%. O efeito da presença de cãtions ferro III na flutuabilidade do berilo é mostrado na figura 5. A região de máxima flutuabilidade, em torno do pH 2,0,code relacionar-se com a máxima concentração do hidroxo-complexo FeOH2+ no sistema, porém este efeito fica mascarado pelo fato do potencial zeta do 6. Bibliografia berilo ser naturalmente positivo nesta regiã.o. Nos valores de pH mais elevados, o 1. PETKOF, B. Beryllium, Mineral facts and abaixamento da flutuabilidade pode estar roblems, U.S. Bureau of Nines, 1975: relacionado com a formação e estabilidade f37-146. do hidróxido de ferro Fe(0H>3 (5). 2. BATISTA, H.F. 0 Berílio, In: SEMANA DE A flutuabilidade do berilo em presença de ESTUDOS, 3. , SICEG, 1963 cãtions magnésio (figura 6) mostra um p.1-18. máximo na faixa de valores de pH entre 10,5 e 11,0 que parece relacionar-se com a 3. DIAS, J. Perfil analítico do berílio. presença do hidroxo-complexo MgOH no Rio de Janeiro, DNPM, 1973. 20 p. sistema. A depressão no pH 12 pode ser devida â formação e estabilidade do 4. NEVES, J. M. Pegmatitos graniticos, Belo hidróxido de magnésio (espécie neutra, de Horizonte, Universidade Federal de carga de superfície negativa). , 1981. Resultados de testes de microflotação de 5. GILXEY, M.M. Hyatt ranch pegmatite. berilo com sulfonato, na presença de Larimer Country, Colo, USBM Report of cátions alumínio, são mostrados na figura Investigations, 5643, 1980, 18 p. 7, que apresenta um máximo de flutuabilidade em torno do pH 2 e 6. MANSER, R.M. Handbook of silicate depressão acentuada em pH 6. Com o awento flotation. Warren Spring Laboratory, da concentração do coletor houve uma 1975. 205 p. expansão da região de máxima flutuabilidade, porém a depressão em pH 6 persistiu o gue 7. BAARSON, R.E.; RAY, C.L.; TREWEEK, H.B. sugere ser a mesma devida a precipitação Plant practice in nonmetallic minorai de hidróxido de alumínio. flotation, In: FUERSTENAU, D.W. Froth flotation 50 th aniversary volume. New York, AIME, 1962. 427-453. 8. SA, J.H.S. Pegmatitos litlnlferos da 5. Conclusões região de Itlnga-Araçuai, Minas Gerais. - O berilo puro apresenta.IEP em torno do Instituto de Geocièncias da Universidade pH 3, sendo as espécies H e OH Ions de São Paulo, 1977. 103 p. determinadores de potencial. 9. VISHANATHAN, K.V.; KARVE, V.M; SOMNAY, J. - Espécies Ca(II),' Fe (III) e Mg(II) têm Y.; MAJUMDAR, X.K. The Rol* of inorganic acentuada influência no potencial zeta do ions in the flotation of beryl, Trans. berilo. A presença de Ions hidratados no AIME, September, 1965. p. 282-286.

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