Otimização dos parâmetros de flotação de minério de ferro utilizando metodologia de superfície de resposta

Abstract

A flotação catiônica reversa de quartzo para partículas inferiores a 0,150 mm é o processo industrial mais importante para concentração de minério de ferro na produção de pellet feed. Com a exaustão das jazidas minerais de alto teor de ferro, e crescente demanda de minérios com baixo teor de contaminantes para a fabricação de aço, é importante avaliar os efeitos dos parâmetros que influenciam no desempenho da flotação. Neste contexto, esta pesquisa apresenta uma proposta para aplicar um método de otimização dos parâmetros de flotação para melhor aproveitamento das reservas minerais disponíveis. Dois procedimentos experimentais envolvendo as variáveis de processo: depressor, coletor e pH, foram empregados para identificar a combinação ótima destas variáveis de entrada para maximizar a recuperação metálica, mantendo-se o teor de sílica (SiO2) do concentrado abaixo do limite para não penalizar a qualidade. No primeiro, para identificar as condições das respostas do processo, empregou-se um Experimento Fatorial Completo com 3 pontos centrais, totalizando 11 ensaios de flotação em bancada, referente a amostras no fluxo da alimentação da flotação em uma grande mineradora de ferro no Brasil. No segundo, utilizou-se um Arranjo Composto Central (CCD) delineado com 17 ensaios de flotação com uma amostra representativa para uma condição futura de alimentação. Para testar esta hipótese, utilizaram-se os resultados no CCD e, pela análise de variância, obteve-se como ajuste R2 = 0,6972 para teor de SiO2 no concentrado, R2 = 0,9854 para teor de Fe no rejeito, R2 = 0,9791 para recuperação metálica e R2 = 0,9734 para a recuperação em massa. A condição ótima dos parâmetros foi identificada utilizado o algoritmo Gradiente Reduzido Generalizado (GRG), obtendo-se como resultado 500 g/t alimentação, 75 g/t SiO2 e 9,80, para amido, amina e pH, respectivamente, e um valor calculado para a recuperação metálica de 95,21%, com um teor de SiO2 no concentrado de 0,46%, considerando-se um limite superior de 0,50%. Para confirmação dos resultados, foi realizado um ensaio obtendo-se 93,86% para recuperação metálica e 0,51% de SiO2 no concentrado da flotação