Na figura 5.51 são apresentadas as curvas de % flotada (ou flotabilidade) da apatita com acetato de octilamina em função do pH. As curvas são referentes aos ensaios com 2 e 3 minutos, visando à determinação do tempo de coleta a ser utilizado nos demais ensaios.
FIGURA 5.51: Flotabilidade da apatita com acetato de octilamina em função do pH, para tempos de coleta de 2 e 3 minutos.
A partir dos resultados apresentados na figura 5.51 e na observação da duração da coleta nos ensaios, foi determinado o tempo de coleta de dois minutos, uma vez que as curvas
não apresentaram variações significativas. Para os demais minerais e reagentes foram observadas condições similares de coleta, ou seja, a partir de dois minutos já não ocorriam mais os fenômenos de adesão e arraste de partículas no sentido da extremidade aberta do tubo de Hallimond. Concluiu-se então que o tempo de dois minutos foi suficiente para garantir a coleta das partículas. No entanto, cabe ressaltar que os minerais devem apresentar cinéticas de flotação diferentes para diferentes reagentes, porém provavelmente dentro do intervalo de tempo de dois minutos.
Na figura 5.52 são apresentados os resultados de flotabilidade e de potencial zeta da apatita em função do pH para as concentrações de 1x10-3 e 1x10-4 M de acetato de octilamina. Para a concentração de 1x10-4M a flotabilidade máxima alcançada foi de 62,2% em pH 11. Dois patamares de flotabilidade máxima (cerca de 90%) podem ser observados em aproximadamente pH 6,5 e pH 10,5, para a concentração de 1x10-3M. Nota-se que ambas as curvas apresentam comportamentos similares em faixa ampla de pH.
FIGURA 5.52: Flotabilidade e potencial zeta da apatita com acetato de octilamina em função do pH.
A presença de octilamina torna o potencial zeta menos negativo ao longo de toda faixa de pH, porém ela é incapaz de reverter o sinal da carga superficial da apa tita. Os resultados mostram aumento contínuo no potencial zeta negativo para ambas as concentrações a partir de pH 3, ocorrendo ao mesmo tempo o aumento contínuo na flotabilidade da apatita até pH 6,5, sugerindo a formação de hemimicelas . Entre os dois patamares de flotabilidade máxima ocorrem os maiores valores de potencial zeta negativo, e após o segundo patamar (pH 10,5), a apatita torna-se menos negativa. Até aproximadamente pH 10,6 pode-se atribuir a flotabilidade relativa da apatita à adsorção de espécies dissociadas da octilamina (RNH3+, (RNH2RNH3)+ e (RNH3)22+) em sítios
superficiais negativos, principalmente em sítios contendo o flúor, através de ligações de hidrogênio. A partir deste valor de pH, nota-se o decréscimo na flotabilidade, o que pode ser devido à predominância de espécies moleculares nesta faixa de pH, enquanto as espécies dissociadas estão em número bem menor.
Os resultados de flotabilidade e de potencial zeta da wavellita em função do pH para as concentrações de 1x10-3 e 1x10-4 M de octilamina são apresentados na figura 5.53. Observa-se que a curva de flotabilidade é deslocada para a direita com a redução da concentração, porém a partir de aproximadamente pH 10 a wavellita apresenta 100% de flotabilidade para ambas as concentrações. Para a concentração de 1x10-4M, a flotabilidade passa de 20% em pH 7 para 100% em pH 10. Já para a concentração de 1x10-3M, a flotabilidade passa de 25% em torno de pH 5 para 100% em pH 8.
FIGURA 5.53: Flotabilidade e potencial zeta da wavellita com acetato de octilamina em função do pH.
De acordo com os resultados de potencial zeta, pode-se observar que a octilamina reverte a carga da wavellita de negativa para positiva entre pH 5,2 e aproximadamente pH 6,5, onde se inicia a formação de hemimicelas para a concentração 1x10-4M. Na concentração 1x10-3M, o início da formação de hemimicelas acontece próximo ao PIE (pH 5,2), onde a wavellita ainda está positivamente carregada. Em aproximadamente pH 8 e pH 10, onde ocorrem os máximos de flotabilidade, a wavellita apresenta seus maiores valores de potencial zeta negativo. A adsorção de octilamina na wavellita pode ser resultado de ligações de hidrogênio entre sítios superficiais neutros e espécies dissociadas da octilamina (RNH3+), de forma similar ao modelo proposto por
CHERNYSHOVA et al. (2000) para a interação entre o quartzo e amina:
≡AlOH + RNH3+ ≡AlOH2...+NH2R (5.33)
Como resultado desta adsorção, a carga superficial da wavellita será mais positiva (ou menos negativa) ao longo de toda faixa de pH, como pode ser observado na figura 5.53.
Além das espécies RNH3+, os complexos ionomoleculares (RNH2RNH3)+ e os dímeros
(RNH3)22+ formados pela dissociação das aminas, participarão também de reações de
adsorção na wavellita, uma vez que estas espécies são altamente ativas em superfície: ≡AlOH + (RNH2RNH3)+ ≡AlOH2...+(NH2R)2 (5.34)
≡AlOH + (RNH3)22+ ≡AlOH2...+(NH2R) +(NH3R) (5.35)
Até aproximadamente pH 10,6 as equações 5.33 a 5.35 podem descrever a adsorção da octilamina na wavellita, justificando os altos valores de flotabilidade obtidos a partir de pH 8. A partir de pH 10,6, a flotabilidade de 100% pode ser atribuída a adsorção de espécies moleculares (RNH2) e também de espécies dissociadas. Como a concentração
das espécies dissociadas é baixa nesta faixa de pH, supõe-se que a wavellita necessite de pequenas quantidades destas espécies para se tornar suficientemente hidrofóbica, justificando a alta flotabilidade. A hipótese de precipitação de um sal insolúvel de alumínio na superfície da wavellita também deve ser considerada. Esta interação seria o resultado de reações de troca iônica entre ânions superficiais e os cátions do coletor, acarretando na precipitação do sal.
Assim como a apatita, a turquesa apresentou menores valores de flotabilidade para o acetato de octilamina em função do pH, conforme pode ser observado na figura 5.54. Para a concentração de 1x10-4M a flotabilidade é insignificante até aproximadamente pH 5. A flotabilidade sobe rapidamente de pH 10 (32%) até pH 11 (93%), e cai também rapidamente a partir deste valor de pH. Novamente os comportamentos observados para as curvas em diferentes concentrações são similares. A subida rápida na flotabilidade para a concentração de 1x10-3M ocorre entre pH 7 (43%) e pH 9 (98%), e permanece superior a 90% entre pH 9 e 11,6 (92%).
FIGURA 5.54: Flotabilidade e potencial zeta da turquesa com acetato de octilamina em função do pH.
O potencial zeta da turquesa com octilamina praticamente não se altera na presença de octilamina, já que o PIE permanece em aproximadamente pH 7,2. Pode-se observar que o início da formação de hemimicelas para as duas concentrações ocorre a partir do PIE, onde a turquesa se torna negativamente carregada. Assim como na wavellita, a flotabilidade da turquesa com octilamina até aproximadamente pH 10,6 pode ser devida à adsorção das espécies dissociadas da octilamina em sítios superficiais neutros através de ligações de hidrogênio. Além das equações 5.33 a 5.35, propõe-se equações análogas para adsorção da amina em sítios neutros contendo cobre:
≡CuOH + RNH3+ ≡CuOH2...+NH2R (5.36)
≡CuOH + (RNH2RNH3)+ ≡CuOH2...+(NH2R)2 (5.37)
≡CuOH + (RNH3)22+ ≡CuOH2...+(NH2R) +(NH3R) (5.38)
Os valores mais baixos de flotabilidade da turquesa podem ser atribuídos, em parte, ao maior número de sítios superficiais ativos, fazendo com que as quantidades de coletor
sejam maiores para se atingir maior flotabilidade. De fato, os resultados de área superficial específica mostraram que a turquesa apresentou maior área tanto para a fração granulométrica utilizada na microflotação quanto na fração utilizada nas medidas de potencial zeta.
Na figura 5.55 são apresentadas as curvas de flotabilidade dos minerais apatita, wavellita e turquesa em função da concentração de acetato de octilamina. Os valores de pH usados nestes ensaios foram os valores onde ocorreram o máximo de flotabilidade para cada mineral na concentração de 1x10-3 M para cada reagente, de acordo com os resultados das figuras 5.52 a 5.54. Considerando-se o acetato de octilamina, para a apatita e wavellita os ensaios foram realizados em aproximadamente pH 10,5. Para a turquesa, os ensaios foram realizados em aproximadamente pH 11. Para a wavellita, a flotabilidade aumenta rapidamente da concentração de 4x10-5M (13%) até 1x10-4M (98%). A flotabilidade permanece superior a 96% até a concentração de 1x10-2M. A turquesa apresentou o mesmo comportamento para as mesmas concentrações: aumento rápido de 21% na concentração de 2x10-5M para 93% na concentração de 1x10-4M. Porém ocorre queda brusca de 98% na concentração de 1x10-3M para 6% na concentração de 1x10-2M. A curva de flotabilidade da apatita apresentou dois degraus ao longo da faixa de concentração avaliada: o primeiro degrau ocorre entre as concentrações de 2x10-5 e 6x10-5M, com % flotada de cerca de 30%, e a partir da concentração de 1x10-4M (60%), até aparentemente concentrações ligeiramente inferiores a 1x10-3M, onde a flotabilidade parece subir rapidamente para 92%. A partir deste valor de concentração a % flotada permanece superior a 90%. Portanto, para alcançar flotabilidade superior a 90%, para a apatita foi necessária uma concentração de acetato de octilamina cerca de dez vezes superior que para a turquesa e para a wavellita.
FIGURA 5.55: Flotabilidade da apatita, da wavellita e da turquesa em função da concentração de acetato de octilamina.
A queda na flotabilidade da turquesa a partir da concentração de 1x10-3M pode ser devida primeiramente ao valor de pH em que foram realizados os ensaios para este mineral. Em pH 11, as espécies predominantes são as espécies moleculares (RNH2(aq)),
o que indica que pode ocorrer a precipitação da octilamina preferencialmente no interior da solução e não em superfície, reduzindo abruptamente a flotabilidade da turquesa para maiores concentrações.