beneficiar minérios de cobre oxidados

Os processos de beneficiamento para minérios de cobre oxidados e os minérios de cobre mistos de oxigênio e enxofre podem ser divididos em duas categorias principais: flotação e beneficiamento químico. A flotação, por sua vez, divide-se em flotação direta, flotação por sulfidação e flotação por segregação.

(1) Flotação

① Flotação por sulfidação

a. Flotação por sulfidação convencional
Esse método envolve, primeiro, a sulfidação dos minerais de cobre oxidados com sulfeto de sódio ou outros agentes sulfidantes (como o hidrossulfeto de sódio) e, em seguida, o uso de xantatos de alta qualidade como coletores para a flotação. Durante a sulfidação, quanto mais baixo for o pH da polpa, mais rápido será o processo de sulfidação. No entanto, agentes de sulfidação como o sulfeto de sódio são facilmente oxidados e têm um tempo de reação curto. Portanto, ao utilizar a sulfidação para flotar minérios de cobre oxidados, é recomendável adicionar o agente de sulfidação em etapas. O sulfato de amônio e o sulfato de alumínio auxiliam na sulfidação de minerais oxidados; portanto, a adição desses dois reagentes durante a flotação por sulfidação pode melhorar significativamente o efeito de flotação. Os minerais de óxido de cobre que podem ser tratados por sulfidação são principalmente carbonatos de cobre, como a malaquita e a azurita; eles também podem ser utilizados para a flotação da cuprita. No entanto, a crisocola, sem pré-tratamento especial, apresenta baixo desempenho na sulfidação ou pode nem mesmo ser sulfidada.

b. Flotação por sulfidação hidrotérmica: Esse método é, na verdade, um aprimoramento da flotação por sulfidação convencional. Sua essência consiste em permitir que o enxofre reaja quimicamente com os minerais de óxido de cobre em condições de alta temperatura e pressão, gerando minerais artificiais de sulfeto de cobre estáveis e de fácil beneficiamento. Esses minerais são então recuperados por flotação em água morna. Sua característica reside no pré-tratamento aprimorado — a pré-sulfidação — do minério.

O princípio desse método é o seguinte: quando a temperatura da pasta contendo o agente de sulfidação atinge um determinado nível, o enxofre elementar, devido à sua própria reação redox, gera S²⁻, que entra na solução. Quando o S²⁻ entra em contato com minerais de óxido de cobre, ocorre uma reação química que gera minerais de sulfeto de cobre. A reação redox do enxofre elementar em solução aquosa é: 4S + 4H₂O → 3S²⁻ + SO₄²⁻ + 8H⁺. A reação de sulfidação ocorre inicialmente na superfície dos minerais de óxido de cobre e penetra gradualmente no interior das partículas minerais. Por exemplo, a reação de sulfidação da malaquita é: Cu(OH)₂·CuCO₃ + 8S + 2H₂O → 6CuS + 2H₂SO₄ + 3H₂CO₃. No processo de sulfidação com água quente, a temperatura de sulfidação, o tamanho das partículas do minério, o teor de enxofre e o tempo de sulfidação exercem, em graus variados, influência na conversão de óxido de cobre.

Os maiores problemas desse método são as altas temperaturas exigidas, o elevado consumo de combustível e o longo tempo de sulfidação. Portanto, reduzir a temperatura de sulfidação e encurtar o tempo de sulfidação são pré-requisitos para a ampla aplicação desse método na produção. A Academia Chinesa de Ciências obteve avanços significativos nessa área. Ela adotou a tecnologia de catálise por transferência de fase para promover a reação de desproporcionamento do enxofre elementar, reduzindo assim significativamente a temperatura de sulfidação e encurtando o tempo de sulfidação hidrotérmica. ② Método de flotação com ácidos graxos Também conhecida como flotação direta, a flotação com ácidos graxos utiliza ácidos graxos e seus sabões como coletores. Normalmente, são adicionados inibidores de ganga, como vidro líquido e fosfatos, além de condicionadores de polpa, como o carbonato de sódio.

Os ácidos graxos e seus sabões são excelentes para a flotação de malaquita e azurita. Experimentos que utilizam ácidos graxos com diferentes cadeias de hidrocarbonetos para a flotação de malaquita mostram que, desde que a cadeia de hidrocarbonetos seja suficientemente longa, a capacidade de captação do ácido graxo para a malaquita é bastante forte. Dentro de uma determinada faixa, a capacidade de captação do reagente é diretamente proporcional à quantidade utilizada. Na prática de produção, os ácidos carboxílicos mistos, saturados ou insaturados, de C10 a C₂O são os mais comumente utilizados. Esse método é adequado apenas para minérios de óxido de cobre em que a ganga não seja um carbonato. Quando a ganga contém grandes quantidades de minerais de ferro e manganês, os indicadores se deterioram; além disso, o lodo também desativa os ácidos graxos, limitando assim a aplicação desse método.

130 > Perguntas e respostas sobre tecnologia de beneficiamento de metais e não metais ③ Flotação com aminas: Utilizando aminas como coletores, a flotação é um método comum para minérios de óxidos de metais não ferrosos (minérios de óxido de cobre, chumbo e zinco), adequado para o processamento de minérios de malaquita, azurita e cloreto de cobre.

As aminas são coletores eficazes para minérios de óxido de cobre, mas sua seletividade é baixa e elas também coletam muitas gangas. Portanto, o processo com aminas frequentemente requer uma pré-deslimagem. No entanto, no caso de minérios argilosos de óxido de cobre, a pré-deslimagem pode levar à perda de cobre. Portanto, o segredo do processo com aminas está em encontrar agentes de deslamagem eficazes para as gangas. Atualmente, os agentes de deslamagem eficazes para as gangas incluem: pó de algas marinhas, sulfonato de lignina ou sulfonato de celulose-lignina e ácido poliacrílico.

④ Flotação por emulsão: Minerais de óxido de cobre são primeiro submetidos a sulfidação; em seguida, são adicionados agentes complexantes de cobre para criar uma superfície mineral estável e oleofílica. Em seguida, é aplicada uma emulsão de óleo neutro à superfície mineral, criando um estado fortemente hidrofóbico e flutuante, o que permite que os minerais adiram firmemente às bolhas de ar e flutuem.

A essência da flotação por emulsão abrange três aspectos: em primeiro lugar, o uso de compostos orgânicos seletivos que formam complexos com o cobre para criar uma película oleofílica estável na superfície do mineral. Os agentes complexantes do cobre incluem benzotriazol-toliltriazol, mercaptobenzotiazol e difenilguanidina. Em segundo lugar, a adição de emulsões de óleo apolar para melhorar a adesão entre os minerais e as bolhas de ar. Os emulsificantes de óleo apolar incluem gasolina, querosene e óleo diesel. Em terceiro lugar, o uso de inibidores seletivos, como polímeros acrílicos e silicato de sódio.

⑤ Método de flotação com agente quelante e óleo neutro: Para minérios refratários de óxido de cobre (como a crisocola), os métodos de flotação mencionados acima apresentam baixa seletividade e baixas taxas de recuperação. Para recuperar efetivamente os minérios refratários de óxido de cobre, é necessário encontrar coletores com alta seletividade. Portanto, foi proposto o método de flotação utilizando agentes quelantes e óleo neutro.

Esse método consiste no uso de um coletor composto por um agente quelante e óleo neutro. Resultados de pesquisas mostram que o uso de agentes quelantes como coletores não apenas apresenta alta seletividade e eficácia de coleta, mas também garante um alto índice de separação, ao mesmo tempo em que reduz o consumo de reagentes. Além disso, os agentes quelantes também apresentam efeitos de inibição seletiva. No entanto, devido ao alto custo dos agentes quelantes, sua difusão e aplicação na produção são um tanto limitadas. Atualmente, os agentes quelantes utilizados incluem corantes básicos substituídos por octil, como o verde de malaquita, o octiloxima de potássio, o benzotriazol, emulsificantes de óleo neutro, diacetatos de imina N-substituídos, poliaminas e condensados de organohalogenetos.

(2) Método de beneficiamento químico Embora a flotação seja frequentemente utilizada para processar minérios de cobre oxidados de difícil beneficiamento e minérios mistos de cobre oxidados e sulfetados, os resultados da flotação para muitos minérios de cobre oxidados não são ideais. Alguns minérios de cobre oxidados apresentam alto teor de cobre ligado, tamanho de partículas finas e alto teor de argila, o que dificulta a flotação. Nos últimos anos, o beneficiamento químico (hidrometalurgia) ou processos combinados para o tratamento de minérios de cobre oxidados, especialmente minérios de cobre oxidados refratários, têm produzido excelentes resultados, demonstrando forte viabilidade. Esses processos oferecem vantagens como fluxo simples, baixo investimento, baixo consumo de energia, poluição mínima e baixos custos de produção, tornando-os um foco de pesquisa no tratamento de minérios de cobre oxidados e amplamente utilizados na produção da indústria do cobre.

O processo de lixiviação do minério de cobre é, principalmente, a lixiviação ácida, que normalmente utiliza ácido sulfúrico diluído como agente de lixiviação. Esse processo é adequado para minérios que contêm predominantemente ganga ácida e é comumente utilizado para extrair cobre de minérios de baixo teor, de superfície e residuais. Atualmente, o cobre produzido pelo processo SX-EW (lixiviação ácida-extração-eletroextração) representa aproximadamente 22% da produção global de cobre. Além da lixiviação ácida, a lixiviação com amônia também vem ganhando cada vez mais atenção; esse processo é adequado para minérios de cobre oxidados que contém grandes quantidades de ganga alcalina e argila. Durante a lixiviação com amônia, geralmente são adicionados (NH₄)₂CO₃ ou (NH₄)₂SO₄ como agentes de lixiviação.