Title

Desafios e alternativas para flotação reversa de frações finas e ultrafinas de minérios de ferro

Challenges and alternatves in the reverse flotation of fine and ultrafine sizes of iron ore bearing minerals

Authorship

LIMA, NEYMAYER PEREIRA; CÂNDIDO, LIVIA

LIMA, NEYMAYER PEREIRA

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CÂNDIDO, LIVIA

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DOI

10.5151/2594-357X-43526

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Abstract

A produção atual de pellet feed na Vale S.A. é de aproximadamente 50 milhões de toneladas por ano, com teor de SiO2 variando de 0,8% a 3%, sendo a flotação o principal processo aplicado, com capacidade e eficiência para obtenção de pellet feed de elevada qualidade, necessário para o mercado siderúrgico e mais adequado para o processo de descarbonização. A redução de teor de Fe e aumento de compacidade nas minas em operação e regiões do Quadrilátero Ferrífero tem mostrado a necessidade de malhas de moagem cada vez mais finas, visando a liberação entre os minerais de ferro e o quartzo, podendo atingir malhas próximas ou inferiores a 45µm. A flotação de partículas finas e ultrafinas (<45µm) de minérios de ferro através das tecnologias convencionais (células mecânicas e colunas) apresenta desafios de recuperação, seletividade e controle operacional, relacionados principalmente ao elevado arraste hidrodinâmico e aprisionamento destes finos na camada de espuma. O aumento de dosagem de reagentes depressores como forma de minimizar o arraste pode resultar em interações com o reagente coletor (clatrato), ocasionando depressão de quartzo e aumento do teor de SiO2 no concentrado. A redução no percentual de sólidos na alimentação é outra medida para redução do arraste e aprisionamento de finos de minérios de ferro na espuma, podendo reduzir a recuperação de quartzo na espuma em tecnologias tradicionais de flotação. Durante este trabalho foram avaliadas novas tecnologias de flotação para finos e ultrafinos em comparação a tecnologia convencional de células mecânicas, através de testes piloto para uma amostra do Quadrilátero Ferrífero com moagem e deslamagem com P95 na malha de 45µm. Os resultados obtidos indicaram que novas tecnologias como Direct Flotation Reactor (DFR) e Concord Cell, ambas com baixo tempo de residência e menor dependência dos efeitos da camada de espuma, apresentaram maiores níveis de recuperação e maior facilidade para obtenção de concentrados de elevada qualidade em relação às células mecânicas convencionais. Além disto, estas novas tecnologias indicam menores valores de foot print e capex para projetos futuros.

The current pellet feed production at Vale S.A. is approximately 50 million tons per year, with SiO₂ content ranging from 0.8% to 3%. Flotation is the main process applied, with the capacity and efficiency to obtain high-quality pellet feed, which is required by the steelmaking market and is more suitable for the decarbonization process. The reduction in Fe grade and the increase in ore compactness in operating mines and regions of the Quadrilátero Ferrífero have shown the need for increasingly finer grinding meshes, aiming at the liberation between iron minerals and quartz, potentially reaching meshes close to or below 45µm. The flotation of fine and ultrafine (<45µm) iron ore particles using conventional technologies (mechanical cells and columns) presents challenges in recovery, selectivity, and operational control, mainly related to high hydrodynamic entrainment and the entrapment of fines in the froth layer. Increasing the dosage of depressant reagents to minimize entrainment may result in interactions with the collector reagent (clathrate), causing quartz depression and increasing the SiO₂ content in the concentrate. Reducing the solids percentage in the feed is another measure to reduce entrainment and entrapment of fine iron ore particles in the froth, which may decrease quartz recovery in traditional flotation technologies. In this work, new flotation technologies for fine and ultrafine particles were evaluated in comparison with conventional mechanical cell technology, through pilot tests on a sample from the Iron Quadrangle after milling and desliming at P95 of 45µm. The results indicated that new technologies such as the Direct Flotation Reactor (DFR) and Concord Cell, both with low residence time and less dependence on froth layer effects, showed higher recovery levels and greater ease in obtaining high-quality concentrates compared to conventional mechanical cells. Moreover, these new technologies indicate lower footprint and capex values for future projects.

Keywords

Flotação, Finos de Minérios de Ferro, Novas Tecnologias

Flotation, Fines and Ultrafines Fe-Bearing Minerals, New Techologies