Caracterização e flotação do rejeito não-magnético da usina da Vanádio de Maracás S.A.

Abstract

A Vanádio de Maracás S.A. é uma empresa produtora de pentóxido de vanádio que possui uma planta industrial capaz de produzir anualmente cerca de 10 mil toneladas de V2O5. Esta usina gera 1,29 milhões de toneladas por ano de quatro tipos de rejeitos. Um destes rejeitos, que representa cerca de 40% do volume total gerado, é produzido após a etapa de concentração magnética de minério moído por via úmida, e sua disposição gera custo e impacto ambiental, apesar de ser praticamente inerte. Os estudos de caracterização e concentração apresentados neste trabalho, mostram que esse rejeito é composto, principalmente, por piroxênios, anfibólios e ilmenita. O teor de TiO2 é de cerca de 12% nesse rejeito estando praticamente todo o titânio (99%) na ilmenita. Como a ilmenita presente nesse rejeito apresenta liberação superior a 94% para partículas menores que 105 μm, e como mais de 80% da massa do rejeito tem tamanho inferior a esta faixa granulométrica, a concentração da ilmenita sem a necessidade de cominuição do rejeito é possível. Testes preliminares mostraram que métodos de concentração gravimétrica ou magnética não são viáveis para efetivar esta separação. Por outro lado, testes de flotação em bancada, em planta piloto e em escala semi-industrial mostraram-se muito promissores. Neste caso, duas combinações de reagentes apresentaram bons resultados: i) Na primeira foi utilizado um coletor da família dos ácidos fosfóricos e um modificador iônico da família dos silicatos como depressor. Obteve-se um concentrado com mais de 40% TiO2 e uma recuperação global de 69%. ii) Na segunda foi usado ácido sulfúrico para pré-tratamento, um coletor da família dos ácidos fosfóricos e um polímero não iônico da família dos etoxilados como reagente auxiliar. Produziu-se um concentrado com mais de 45% TiO2 e uma recuperação global de 62%. O concentrado rico em ilmenita obtido por flotação do rejeito não magnético da usina da Vanádio de Maracás não tem elementos radioativos ou nocivos para os processos subsequentes e tem forte potencial para ser aproveitado pela indústria de produção de pigmentos.

The company Vanádio de Maracás AS, produces about 10 000 tonnes of V2O5 vanadium pentoxide (V2O5) per year. As a result of this activity, 1.29 million tonnes of tailings are also generated. From this amount, about 40% are produced at the wet magnetic separation stage, and its disposal requires high cost operations and causes a considerable environmental impact. This dissertation describes and discusses the characterization and flotation of the nonmagnetic tailings generated at the WMS. It is shown that these tailings are mainly composed of pyroxene, olivine and ilmenite, and have a significant titanium content, with approximately 12% of TiO2, which is 99% carried by ilmenite. Once the ilmenite particles are 94% free under 105 μm, and more than 80% of the tailings mass are finer than this size fraction, it is possible to concentrate this mineral without any grinding operation. Preliminary tests indicated that gravimetric and magnetic separation methods are not efficient to concentrate the ilmenite. However, it was shown that flotation is a very promising method to concentrate this same mineral. Two different combination of reagents achieved significant results in flotation tests: i) In the first one, a collector from phosphoric acids family and a ionic reagent from silicates family as depressant were used, producing an ilmenite concentrate with TiO2 content higher than 40% and achieving a global recovery of 69%. ii) In the second one, sulfuric acid to perform a pretreatment on ilmenite surface, an anionic surfactant from phosphoric acids family as collector and a non-ionic polymer, from ethoxylates family, as auxiliary reagent were used, producing a concentrate with TiO2 content higher than 45% recovering 62% of the total TiO2. The ilmenite concentrate produced from the tailings of Vanádio de Maracás plant, do not have any radioactive or harmful elements, and could be utilized in pigment industry.