INTERA‡ƒO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO ?mica_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface

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  • INTERAO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO NA HIDROFOBICIDADE DO

    OURO E DA PIRIT A

    M. 8. M. Monte, F.F.Lins, A. Middea, e J.F. Oliveirab

    Laboratrio de Qumica de Superficie, Departamento de Tratamento de Minrios, Centro de Tecnologia Minerai-CETEM, Cidade Universitria, Rua 4, Quadra O, Ilha do

    Fundo, CEP 21.941-590, Rio de Janeiro - RJ , Brasil

    bLaboratrio de Qumica de Interfaces e Sistemas Coloidais, Programa de Engenharia Metalrgica e de Materiais, COPPE, UFRJ, Caixa Postal 68505, Rio de Janeiro- RJ, Brasil.

    ABSTRACT

    Adsorption studies of dodecylammonium chloride (DDAHCl) and potassium iso-butyl xanthate (IBXK) at the aqueous solution-gas and solid-aqueous solution interfaces are described. The surface properties of the above mcntioned mixed solution were studied by surface tension and contact angle measurements. Molar fractions of components at the aqueous solution-gas interface werc calculated by use of the Gibbs adsorption equation. The synergistic effect of this mixture on gold and pyrite hydrophobicity was investigated by contact angle measurements and calculated work of adhesion. Evidence has been obtained regarding mutual interaction and synergistic co-adsorption of these collectors, when used in adequate proportion, at the gold-solution interface and a preferential adsorption of une componente (DDAHCI) in a mixed film at the gas-solution interface. The effect of this mixture (in proportion 90% DDAHCI + 10% IBXK) on the decreasing of work adhesion in the gold-aqueous solution system is more evident than in the pyrite-aqueous solution system.

    Key Words: gold, pyrite, mixture of collectors, synergism, hydrophobicity

    RESUMO

    Estudos de adsoro na interface gs-soluo e slido-soluo, a partir de solues mistas dos coletores cloreto de dodecilamnio (DDAHCI) e isobutil xantato de potssio (IBXK), foram efetuadas atravs das medidas de tenso superficial e ngulo de contato. As fraes molares dos coletores na interface gs-soluo foram calculadas atravs da equao de adsoro de Gibbs. O efeito sinrgico dessas misturas na hidrofobicidade das superficies do ouro e da pirita foi investigado a partir das medidas de ngulo de contato e do conceito de trabalho de adeso. Foram obtidas evidncias experimentais da interao mtua e co-adsoro sinrgica entre esses coletores na interface ouro-soluo, bem como a adsoro preferencial de um componente (DDAHCI) no filme misto na interface gs-soluo. O efeito decorrente da mistura (na proporo 90% DDAHCI + 10% ll3XK) na diminuio do trabalho de adeso na superficie do ouro muito mais pronunciado do que na pirita.

    Palavras Chave : ouro, pirita, mistura de coletores, sincrgismo, hidrofobicidade

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  • I. INTRODUO

    No processo de flotao freqente a utilizao de dois ou mais surfatantes,

    principalmente quando vrios produtos so obtidos em uma usina. Algumas vezes, a interao

    de dois coletores tm sido empregada para fins de maior efetividade do processo visando

    reforr a ao do coletor principal. Alguns surfatantes orgnicos ionizveis podem atuar, sob

    condies especficas, como coletores e espumantes simultaneamente. As caracteristicas da

    espuma formada na clula de flotao podem ser afetadas por um grande nmero de variveis,

    entre as quais se inclui a estrutura qumica das molculas dos surfatantes (espumantes e

    coletores) e suas interaes com outros reagentes do sistema. importante ressaltar que

    mesmo uma pequena variao na composio da fase slida pode afetar, tambm, o

    comportamento da espuma em um sistema de flotao [I).

    .Foram identificados alguns parmetros de controle das interaes entre surfatantes, a

    partir de diversos estudos executados por Schulmann e colaboradores [2,3), que utilizaram um

    grande nmero de misturas de reagentes de flotao. Esses estudos foram realizados atravs

    da penetrao de um surfatante em uma camada monomolecular insolvel espalhada de um

    outro componente. Os efeitos dessa penetrao podem ser avaliados [4) injetando-se uma

    soluo surfatante I imediatamente prxima da camada monomolecular formada do surfatante

    2: i) se no houver associao entre o surfatante injetado e a monocamada, tanto a presso

    superficial na interface gs -lquido (tr) como a rea ocupada por molcula no filme (A)

    permanecero inalteradas, ii) se o surfatante I penetrar na monocamada, ou se houver uma

    associao entre as partes polares e apoiares do surfatante injetado e do surfatante formador da

    monocamada, 1t sofrer uma variao acentuada e A passar a ter um valor intermedirio entre

    o valor inicial da monocamada e o da monocamada mista. Atravs desses estudos foi

    estabelecida, por exemplo, a primeira condio de interao entre surfatantes: o grupo polar

    do surfatante I no poderia ser idntico ao do surfatante 2. Em resumo, a extenso da

    interao entre molculas dos surfatantes, utilizados como coletores e/ou espumantes,

    dependeria de vrios parmetros, tais como: a natureza dos grupos polares de I e 2 e suas

    configuraes estereoqumicas, foras de van der Waals entre as partes apoiares dos mesmos,

    pH e a fora inica da soluo.

    A interao coletor-coletor e seu efeito na flotabilidade de minerais foi estudada por

    Glembotskii et ai. [5]. Estes investigadores observaram um efeito sinrgico positivo ao

    utilizar uma combinao de butil xantato de potssio e oleato de potssio na flotao de

    galena. Guarnaschelli eLeja [6] estudaram o efeito sinrgico das misturas de alquil xantato de

    potssio e brometo de alquil trimetil amnio atravs de ensaios de adsoro utilizando

    amostras de p de cobre metlico. Eles observaram que a adsoro de nions xantato em p de

    cobre era favorecida quando se utilizava uma mistura equimolecular desses coletores. Monte e

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  • Oliveira [7] constataram que a presena de lcoois primrios, contendo entre quatro a dez

    tomos de carbono em sua cadeia, aumentava acentuadamente a adsoro da amina na

    superficie do cloreto de potssio. Este fato sugeriu que a interao entre o lcool e amina

    ocorre 1!-a interface slido-lquido, alm do espalhamento das aminas na superficie das bolhas,

    acentwida pela presena do lcool.

    Embora existam alguns modelos propostos referentes interao de surfatantes, as

    condies para previso de sinergismo em termos quantitativos uma rea de

    desenvolvimento recente. Um dos poucos estudos quantitativos precursores relacionados

    interao entre surfatantes na interface gs-lquido, deve-se a Hutchinson [8], que utilizou a

    equao de adsoro de Gibbs para calcular a densidade de adsoro de cada componente da

    mistura binria. Recentemente, Rosen e colaboradores [9-11] desenvolveram um modelo

    terico que permite o clculo do parmetro de interao molecular e da frao molar de cada

    componente na interface gs-soluo tendo como referncia a tenso superficial das solues.

    A maioria dos trabalhos posteriores estiveram orientados para o estudo de interao entre os

    surfatantes na interface gs-soluo (12, 13]. Existem ainda poucos estudos envolvendo a

    interao dos mesmos em superficies hidrofbicas [ 14-16] e alguns em substratos slidos de

    interesse para o processo de flotao [ 17 -19].

    No presente trabalho, que faz parte de um estudo mais amplo sobre a flotabilidade de

    ouro e de alguns sulfetos, foram realizadas determinaes da tenso superficial de coletores

    como funo da concentrao total da mistura na fase soluo, com o objetivo de avaliar a

    atividade superficial dos mesmos na interface gs-soluo. Para esse fim, foi escolhida a

    mistura do tipo aninico-catinico: cloreto de dodecilamnio e isobutil xantato de potssio. A

    interao entre os coletores na interface gs-soluo foi correlacionada com medidas de

    ngulo de contato em superficies de ouro metlico e pirita.

    2. MATERIAIS E MTODOS

    2.1 Materiais

    No preparo das solues para determinao da tenso superficial e do ngulo de contato

    foi utilizada gua purificada obtida atravs de um aparelho Labconco (modelo 90005-0 I). A

    tenso superficial medida a 25C foi de 72 mN.m -1 O cloreto de dodecilamnio (DDAHCI)

    foi sintetizado no laboratrio a partir de dodecilamina (98% pureza) e em seguida foi

    purificado, de acordo com a metodologia de Ozeki et ai. (20]. O cloreto de dodecilamnio

    purificado foi analisado atravs de HPLC (high performance liquid cromatography) e

    apresentou uma pureza de 99,99%. O iso butil xantato de potssio (IBXK) aps purificao

    atravs da tcnica descrita por Crtes [21], atingiu u~ grau de pureza prximo a 99,99%. Os

    reagentes utilizados no controle do pH, HCI e KOH, eran1 de grau analtico.

    310

  • Sees polidas de amostras de ouro e pirita foram preparadas, sendo o acabamento final

    efetuado com pasta de diamante de granulometria 3 Jlm e com alumina de granulometria de

    6 Jlm. A superfcie do ouro foi rinada com gua destilada, soluo sulfocrmica e finalmente

    lavada exaustivamente com gua purificada. O ngulo de contato para a superfcie do ouro

    imersa em gua foi de 0, valor esperado, segundo Bemet e Zisman [22], se forem tomadas

    precaues para remover traos de compostos orgnicos ou outros contaminantes, que

    porventura estejam adsorvidos na superfcie de contato. A superficie da pirita foi lavada com

    gua destilada, metanol e, em seguida, com gua purificada apresentando um ngulo de

    contato de 20 quando imersa em gua.

    2.2 Mtodos

    As medidas de tenso superficial das solues foram executadas pelo mtodo de Du

    Nouy. O aparelho utilizado foi um tensimetro Krss, modelo KIOT. As solues foram

    preparadas no mesmo dia das medies e efetuadas a uma temperatura de 25C.