15
INTERAÇÃO 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 •Laboratório de Química de Superficie, Departamento de Tratamento de Minérios, Centro de Tecnologia Minerai-CETEM, Cidade Universitária, Rua 4, Quadra O, Ilha do Fundão, CEP 21.941-590, Rio de Janeiro - RJ , Brasil bLaboratório de Química de Interfaces e Sistemas Coloidais, Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiai s, 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 meas urements 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 adsorção na interface gás-solução e sólido-solução, a partir de soluções mistas dos coletores cloreto de dodecilamônio (DDAHCI) e isobutil xantato de potássio (IBXK), foram efetuadas através das medidas de tensão superficial e ângulo de contato. As frações molares dos coletores na interface gás-solução foram calculadas através da equação de adsorção de Gibbs. O efeito sinérgico dessas mi st uras na hidrofobicidade das superficies do ouro e da pirita foi investigado a partir das medidas de ângulo de contato e do conceito de trabalho de adesão. Foram obtidas evidências experimentais da interação mútua e co-adsorção sinérgica entre esses coletores na interface ouro-solução, bem como a adsorção preferencial de um componente (DDAHCI) no filme misto na interface gás-solução. O efeito decorrente da mistura (na proporção 90% DDAHCI + 10% ll3XK) na diminuição do trabalho de adesão na superficie do ouro é muito mais pronunciado do que na pirita. Palavras Chave : ouro, pirita, mistura de coletores, sincrgismo, hidrofobicidade 308

INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

INTERAÇÃO 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

•Laboratório de Química de Superficie, Departamento de Tratamento de Minérios, Centro de Tecnologia Minerai-CETEM, Cidade Universitária, Rua 4, Quadra O, Ilha do

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

bLaboratório de Química de Interfaces e Sistemas Coloidais, Programa de Engenharia Metalúrgica 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 adsorção na interface gás-solução e sólido-solução, a partir de soluções mistas dos coletores cloreto de dodecilamônio (DDAHCI) e isobutil xantato de potássio (IBXK), foram efetuadas através das medidas de tensão superficial e ângulo de contato. As frações molares dos coletores na interface gás-solução foram calculadas através da equação de adsorção de Gibbs. O efeito sinérgico dessas misturas na hidrofobicidade das superficies do ouro e da pirita foi investigado a partir das medidas de ângulo de contato e do conceito de trabalho de adesão. Foram obtidas evidências experimentais da interação mútua e co-adsorção sinérgica entre esses coletores na interface ouro-solução, bem como a adsorção preferencial de um componente (DDAHCI) no filme misto na interface gás-solução. O efeito decorrente da mistura (na proporção 90% DDAHCI + 10% ll3XK) na diminuição do trabalho de adesão na superficie do ouro é muito mais pronunciado do que na pirita.

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

308

Page 2: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

I. INTRODUÇÃO

No processo de flotação é freqüente a utilização de dois ou mais surfatantes,

principalmente quando vários produtos são obtidos em uma usina. Algumas vezes, a interação

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

reforçàr a ação do coletor principal. Alguns surfatantes orgânicos ionizáveis podem atuar, sob

condições específicas, como coletores e espumantes simultaneamente. As caracteristicas da

espuma formada na célula de flotação podem ser afetadas por um grande número de variãveis,

entre as quais se inclui a estrutura química das moléculas dos surfatantes (espumantes e

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

mesmo uma pequena variação na composição da fase sólida pode afetar, também, o

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

.Foram identificados alguns parâmetros de controle das interações entre surfatantes, a

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

grande número de misturas de reagentes de flotação. Esses estudos foram realizados através

da penetração de um surfatante em uma camada monomolecular insolúvel espalhada de um

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

solução surfatante I imediatamente próxima da camada monomolecular formada do surfatante

2: i) se não houver associação entre o surfatante injetado e a monocamada, tanto a pressão

superficial na interface gãs -líquido (tr) como a ãrea ocupada por molécula no filme (A)

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

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

monocamada, 1t sofrerã uma variação acentuada e A passarã a ter um valor intermediário entre

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

estabelecida, por exemplo, a primeira condição de interação entre surfatantes: o grupo polar

do surfatante I não poderia ser idêntico ao do surfatante 2. Em resumo, a extensão da

interação entre moléculas dos surfatantes, utilizados como coletores e/ou espumantes,

dependeria de vãrios parâmetros, tais como: a natureza dos grupos polares de I e 2 e suas

configurações estereoquímicas, forças de van der Waals entre as partes apoiares dos mesmos,

pH e a força iônica da solução.

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

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

utilizar uma combinação de butil xantato de potãssio e oleato de potãssio na flotação de

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

potãssio e brometo de alquil trimetil amônio através de ensaios de adsorção utilizando

amostras de pó de cobre metãlico. Eles observaram que a adsorção de ânions xantato em pó de

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

309

Page 3: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

Oliveira [7] constataram que a presença de álcoois primários, contendo entre quatro a dez

átomos de carbono em sua cadeia, aumentava acentuadamente a adsorção da amina na

superficie do cloreto de potássio. Este fato sugeriu que a interação entre o álcool e amina

ocorre 1!-a interface sólido-líquido, além do espalhamento das aminas na superficie das bolhas,

acentwida pela presença do álcool.

Embora existam alguns modelos propostos referentes à interação de surfatantes, as

condições para previsão de sinergismo em termos quantitativos é uma área de

desenvolvimento recente. Um dos poucos estudos quantitativos precursores relacionados à

interação entre surfatantes na interface gás-líquido, deve-se a Hutchinson [8], que utilizou a

equação de adsorção de Gibbs para calcular a densidade de adsorção de cada componente da

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

teórico que permite o cálculo do parâmetro de interação molecular e da fração molar de cada

componente na interface gás-solução tendo como referência a tensão superficial das soluções.

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

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

interação dos mesmos em superficies hidrofóbicas [ 14-16] e alguns em substratos sólidos de

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

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

ouro e de alguns sulfetos, foram realizadas determinações da tensão superficial de coletores

como função da concentração total da mistura na fase solução, com o objetivo de avaliar a

atividade superficial dos mesmos na interface gás-solução. Para esse fim, foi escolhida a

mistura do tipo aniônico-catiônico: cloreto de dodecilamônio e isobutil xantato de potássio. A

interação entre os coletores na interface gás-solução foi correlacionada com medidas de

ângulo de contato em superficies de ouro metálico e pirita.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Materiais

No preparo das soluções para determinação da tensão superficial e do ângulo de contato

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

tensão superficial medida a 25°C foi de 72 mN.m -1• O cloreto de dodecilamônio (DDAHCI)

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

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

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

apresentou uma pureza de 99,99%. O iso butil xantato de potássio (IBXK) após purificação

através da técnica descrita por Côrtes [21], atingiu u~ grau de pureza próximo a 99,99%. Os

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

310

Page 4: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

Seções 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 superfície do ouro foi rinçada com água destilada, solução sulfocrômica e finalmente

lavada exaustivamente com água purificada. O ângulo de contato para a superfície do ouro

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

precauções para remover traços de compostos orgânicos ou outros contaminantes, que

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

água destilada, metanol e, em seguida, com água purificada apresentando um ângulo de

contato de 20° quando imersa em água.

2.2 Métodos

As medidas de tensão superficial das soluções foram executadas pelo método de Du

Nouy. O aparelho utilizado foi um tensiômetro Krüss, modelo KIOT. As soluções foram

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

Ângulos de contato de equilíbrio foram medidos em um goniômetro (modelo I 00-00-

115, Ramé - Hart lnc.). Após a limpeza da superfície conforme acima descrito, a amostra era

mergulhada em uma célula de acrílico contendo a solução do coletor puro ou de suas misturas

(50 a 90% de DDAHCI) na concentração e pH requeridos, por um tempo de condicionamento

de 10 minutos. Imediatamente após, era colocada uma bolha de ar cativa em cima da

superfície imersa. Após tempo de contato de 5 minutos, os ângulos foram medidos em ambos

os lados da bolha. Este procedimento foi repetido três vezes, obtendo-se assim o valor médio

do ângulo para seis medições. Todas as medidas foram realizadas a ~ 25°C e a limpeza da

superfície era executada antes de cada variação da concentração do coletor e de suas misturas,

garantindo-se a limpeza inicial da superficie e conseqüentemente o valor inicial do ângulo

(9=0° na interface ouro-água c 9=20° na interface pirita-água). A reprodutibilidade dos

valores dos ângulos de equilíbrio foi de ±I ,5 °

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Figura I apresenta o efeito da tensão superficial em função da concentração de

DDAHCI , IBXK e para duas combinações destes coletores: i) 50% DDAHCI+ (50%) IBXK e

ii) 90% DDAHCI + I 0% IBXK. Observa-se que o IBXK possui menor tendência de se

adsorver na interface líquido-gás (y LG), isto é, não possui propriedades tensioativas. A

mistura de DDAHCI e IBXK promove uma redução da tensão superficial semelhante ao efeito

isolado do DDAHCI, mesmo para uma mistura contendo 50% destes componentes.

311

Page 5: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

70

ê' 60-

! so :a 40 -

i 30 ::0

"' o 20 ..

5 I" lO

o ,0.0001

* OOAHCI puro oiBXI< puro * DOAHCI (50%)+ IBXI< (50%) + OONiCl ~) +IBXI< (1~)

0,001 0,01 0,1

Conccntreçlo de Coletor (mM)

lO 100

Figura I - Variaçao da tensão superficial em funçao da concentraçAo de DDAHCI, mXK e

para duas combinações de DDAHCI/JBXK, a 25°C e em pH -6.

O excesso superficial (Il ou densidade de adsorção na interface gás-liquido e a área (A)

ocupada por molécula do surfatante pod.em ser calculados pelas seguintes equações :

r~ 2,30~RTcli:C)T (I)

to14 A = Nr , sendo r em mol.cm-2 (2)

onde:

(2L) -coeficiente angular da reta no trecho anterior à CMC (concentração mioelar ôlogC T

critica);

R- constante universal dos gases (8,31 J.moi·•.K-1);

T - temperatura absoluta, K;

r- densidade de adsorçllo mol.cm·2;

N- número de Avogadro (6,02.1013 mo1"1).

A Tabela I apresenta os parâmetros mencionados acima. Verifica-se que os valores de

densidade de adsorçllo e da área ocupada por molécula obtidos para o mXJ< (r=9,23 x IO·IS, A=5,6 run 2

) confirmam a fraca adsorção deste coletor na interface gás-liquido,

comparada ao efeito do DDAHCI (['=3,09 x I (TIO, A=0,54 run2 ) .

3 12

Page 6: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

Tabe.la I - Dados comparativos das propriedades superficiais dos coletorc:s DDAHCI e IBXK.

Coletor

DDAHCI

IBXK

f(moVcm2 ) CMqmoi/L)

3,09 X tO· lO 1,1 x 10·2

9,23 X )Q-IS

0,54

5,6

O método de Hutchlnson [8,10), para calcular a fraçlo molar superficial dos

componentes da mistura e a densidade de adsorçllo da monocamada mista na interface gás­

liquido, é baseado na equação de adsorçao de Gibbs. Para uma solução aquosa diluída

contendo uma mistura de dois surfatantes (I e 2) a concentraçôes C1 e~ abaixo da CMC. a

densidade de adsorçto dos surfatantes I e 2 na soluç!o binária, f 1 e r2, podem ser calculados

pelas seguintes equações:

(-ôy/ôlnCt) c pT r ,, 1 = RT

(3)

( -ôy I ôln C2) c p T r " , 2 = RT (4)

onde y é a tensão superficial da soluç!o binária, p a pressllo e Ta temperatura absoluta.

A fração molar do surfatante I na monocamada mista formada na interface gãs-Uquido

Xt,s é, entlo, calculada através da equaç!o:

X =_!!__ ... r, +r1

(5)

Desta forma, pode·se calcular a densidade de adsorçAo e a fiação molar de cada

componente no sistema através do levantamento das curvas y x lnC, mantendo-se a

concentração do segundo componente constante (Figuras 2 e 3). Os valores da densidade de

adsorçAo de DDAHCI e IBXK (r1 e r2) para várias frações molares (a= C1/(C1+C2)) de suas

misturas em soluçllo sl!o apresentados na Tabela n. Utilizando·se os dados apresentados na

Figura 2 e 3 foram estimados a composição do filme misto (x 1•5) e ~ área ocupada por

molécula na interface liquido-gás (A12). Verifica-se que ocorre a adsorçto preferencial do

DDAHCI na monocamada mista, isto é, r 1 é sempre~ r 2 e ainda, Xt,s~ a. Este fenômeno era

esperado, já que o IBXK possui menor tendência de se adsorver nessa interface. Além disso,

nao houve aumento da densidade de adsorçlo e nem variação significativa na área ocupada

por molécula, quando das misturas dos dois componentes.

3 13

Page 7: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

70

60

I g

i 40

30

~ 20t • DOAHCipu10 •llOAIO. • O,oltolo418Xlt ,..DOA!fCL + 0,1 onM IBXk

lO

o O,ol O. I I lO

ConccnllaÇio de DDAHCI (mM)

Figura 2- Variação da tensão superficial em função da concentra~ de DDAHCI, na ausência

c na preseo~ de concentrações constantes de IBXK. a 25"C e em pH = 6.

70

60

I so

i 40 "

30

j 20

lO

o 0,01

-o---o e oe o ~

0 tBXXpov

* IBXX + O,<lllmM OOAHCI • IBXX + 0,06mM DOAHCI •IBXK • Q,U.WilOAHCJ

O, I

ConcentniÇio de IBXK (mM)

lO

Figura 3- Variação da tensão superficial em função da concentraç!o de IBXX. na ausência e na presença de concentrações constantes de DDAHCI, a 2s•c e em pH = 6.

314

Page 8: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

Tabela n- Valores de algumas fraçôes molares superficiais x1,s e da densidade de adsorçao dos componentes DDAHCI 1 e ffiXK 2 na soluçilo binária.

DDAHCI (M) ffiXK (M) a r1x1Q-10r2x1Q-10 rxJQ-10 X1,s A12 (movem2) (moVcm2) (movcm2) (nm2)

2,5.10-s 5.10"5 0,33 1,81 1,80 3,61 0,50 0,46

6.10-s 5.10"5 0,55 1,16 0,88 2,04 0,57 0,81

1.10-4 5.10-S 0,67 1,58 0,88 2,46 0,64 0,68

2,5.10"5 1.10-4 0,20 1,81 1,74 3,55 0,51 0,48

6.to·5 1.10-4 0,38 1,58 1,54 3,12 0,51 0,53

1.10-4 1.10-4 0,50 1,76 1,16 2,92 0,60 0,57

A interaçll.o entre os coletores na interface gás-Uquido foi correlacionada com medidas

de ângulo de contato para as superflcies do ouro metálico e da pirita, conforme mostra a

Figura 4, em funç!o da concentraçAo total dos coletores em soluçlo e das suas misturas. Pode

ser observado, atrav~s da Figura 4, wn acréscimo na hidrofobicidade do ouro para a mistura

naproporçAo 90% DDAHCI + 100/o IBXK..

Na Figura 5 apresenta-se o efeito na hidrofobicidade da pirita decorrente da combinaçA(.

de DDAHCl e ffiXK. Observa-se que os valores encontrados de ângulo de contato para pirita l)ll presença de misturas aproximam-se daqueles obtidos para os coletores puros. Isto significa

que nAo houve variaç!o significativa que pudesse ser atribuída a wn efeito sin~rgico.

10 OURO

j 60 OOAHClpuro

I! o IBXXpuro

$ 50 • OOAHCI (~) + IBXX (~)

o + OOAHCI (90%)+ lBXX (lO%)

s 40 c 8 " 30

"O o

"3 ... . ~ 20

10

o 0,0001 0,001 0.01 0,1

ConcentraÇio de Coletor (mM)

Figura 4 - Variação do ângulo de contato em super:flcie de o~o metálico como função da concentração de DDAHCI puro, IBXK puro e para duas combinações de

DDAHCVlBXI<, a zsoc e em pH = 6.

315

Page 9: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

~, nm• I DDAHCI puro

1 60 o IBXK puro

• DDAHCI (50%)+ lBXK (50%) SO +DDAHCI(90%)+111XK(IO%)

! 40

-8 30 ,S!

.t 2'.)

lO

o 0,0001 0,001 0,01 0,1

Concentraçlo de Coletor (mM)

FiguraS- Variaçllo do 4ngulo de contato em superficie de pirita como funçlio da concentraçlio de DDAHCI puro, mXK puro e para duas combinações de DDAHCUlBXK, a 25°C e em pH = 6.

A equaçlo de "oung (equação 6) estabelece a condiç!o termodinâmica de equilfbrio

entre as tres fases.

r SO - r Sl = r LO cos9 (6)

onde:

y so - tensllo superficial na interface sólido - gás

y sL - tensllo superficial na inte.rface sólido - liquido

y LO - tens!o superficial na interface liquido - gás

Por outro lado, o trabalho de adesllo para uma interface sólido-liquido é dado por:

WsL = YSO +YLO -YsL (?a)

e o trabalho de coesllo da água (Wu) por:

WLL a 2YL.G (7b)

Introduzindo-se a equaçllo de Young na expressllo (7a), tem-se que:

WsL "' YLG (I+ cos9) (8)

Ou ainda, comparando-se as equações (7a) e (7b):

316

Page 10: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

WsL = rw (l +cosO)

WLL 2rw

obtendo-se:

w. cose = 2_m...-l

WLL

(9)

(lO)

O critério tennodinâmico para a hidrofobicidade da partícula aplica-se somente para

WsL < WLL, 9 >O [23,24). 0 trabalho de coeslo da égua é tão elevado (WLL • 144 mN.m-1)

que na imensa maioóa dos casos, WsL < WLL. E ainda, quanto menor o valor de WsL maior

6 a indicaçlo de aumento da flotabilidade do mineral.

As Figuras 6 e 7 apresentam o efeito da concentraçllo dos coletores puros e de suas

misturas no trabalho de adeslo do ouro e da pirita, respectivamente. Verifica-se que menores

valores de trabalho de adesão YLO (!+cosO) sao obtidos para a mistura na proporçllo 90% DDAHCI + 10% ffiXK, e que exceto IBXK puro (que diminui muito pouco), o trabalho de

adcslo dimi.nui com o aumento da concentraçlo de DDAHCl puro c das duas misturas. Este efeito, no entanto, é mais pronunciado em relaçAo ao ouro quando comparado ao que ocom:

com a pirita. Conforme mencionado, quanto menor o valor do trabalho de ades&l maior é a

hidrofobicidade adquirida pela superficic c normalmente maiores as chances de recuperação

por flotaçlo.

OURO

I j < I DDAHCI puro .. "' oiBXXpuro

~ ' DDAHCI ($0%) + IBXX (SO%) + DDAHCI(90%) + IBXX ( lO%)

f! 90 !-

sol I I I I

0,0001 0,001 0,01 0,1

Figura 6 - Efeito da concentraçllo de DDAHCl puro, IBXK puro e de suas misturas no trabalho de adesao na superflcie do ouro, em pH=6,0.

3 17

Page 11: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

,.....

i ~ ~ ., "'O

=ª ~ 1-

140

130

120.

110

100

90

t OOAHCI puro o IBXJ{puro

• DDAHCI (50%)+ IBXX (50%) + OOAHCI (90%) + IBXX (I~)

PIRITA

+

80 +---+---T-t-'+<t-H-H----T-t-11- 1 I I I li I I I I I I I I

0,0001 0,001 0,01 0,1

Figura 7 - Efeito da concentração de DDAHCI puro, mXK puro e de suas misturas no

trabalho de adesao na supedicie da pirita, em pH9>,0.

A Figura 8 apresenta o efeito do pH oa hidrofobicidade do ouro na presen93 dos

coletores puros JBXK e DDAHCI e de sua mistura oa proporçlo de 90% DDAHCI + 10%

lBXK. Verifica-se a diminuiçlo do valor do ângulo de contat<? na superflcie do ouro com o

aumento do valor do pH da solução na presença do coletor IDXK na concentração 0,1 mN. Como o dixantógeno não 6 estável para valores de pH maiores que 1 O,S (25], a interaçllo entre

o fon xantato e as mol6culas da amina poderia ser responsável pelo aumento do ângulo de

contato em meio alcalino, com a combinação desses coletores na proporçlo 9()0/o DDAHCl + 10%lBXK.

318

Page 12: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

70 OURO I DDAHCI 0,1 ro"'

60 o 18XJC 0,1 mM

1 + DDAfiCI (90%)+ lllXK(I0%)0,1

50

! c 40 o u ., ~

30 o 1 .~

20

lO

o I I I I I I I I I ' o 2 6 8 lO 12

pH

Figura 8- Vaóação do 4ngulo de contato na superflcie do ouro em função do pH, na presença

de DDAHCI puro, ffiXK puro e para a combinaçllo na proporçllo de 90%

DDAHCI + 10"/o IBXK.

A pirita apresenta a possibilidade de ser recuperada por flotaçlio com aminas em meio

alc::alino, conforme demonstram os resultados apresentados na Figura 9. A pirita apresenta

c::arga negativa na faixa mais alcalina do pH e, desta forma, a amina poderia adsorver-se na

superflcie do mineral devido ao seu grupo polar c::arregado positivamente. A diminuição do

ângulo de contato da pirita eom o aumento do pH do meio, na presença de IBXK puro, pode

ser atribuída ao aumento da concentração do lon hidroxila e a conseqüente diminuição da

formação de dixantógeno [25]. A açllo dos lons hidroxila também pode explic::ar a diminuiçllo

do ângulo de contato no ouro na presença de IBXK puro (O, I mM), a partir de pH > 10 (Figura

8).

319

Page 13: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

10

...... t ·=· l 80 tDOAHCIO,ImM

olBXXO,I mM 60 +ODAHCL (90%}+ IBXK. ( lO%) O, I mM OURO

I I

8 -8 40 o

.} 20

o o 2 4 6 8 i o 12 14

pH

Fiaura 9- VariaçAo do ângulo de contato na superfície da pirita em funçAo do pH da solução, na presença de DDAHCl puro, IBXK puro e para a combinaçAo na proporção 90% DDAHCl + 10% IBXK. (A curva referente ao 4ngulo de contato no ouro (Fig. 8) para esta combinação de coletores ~também apresentada para fins de comparação).

A mistura de ambos os coletores, IBXK e DDAHCI, não promoveu um aumento

significativo do ângulo de contato da pirita para a ampla fa.ixa de pH estudada (Fjgura 9). Isto

sugere que a adsorção dessas misturas no ouro em meio mais alcalino, efetua-se através de um

mecanismo diferente, quando comparado ao que ocorre com a pírita. Considerando o efeito

dessa mistura (90"/o DOAHCl + 10% lBXK) na flotabilidade do quartzo (normalmente

predominante na ganga), observa-se que a adsorção da aroma na superflcie deste mineral

ocorre na faixa de pH entre 2 e 9. Acima deste último valor, a flotabilidade do quartzo na

presença do coletor catiônico diminui cons.ideravelmente (26]. Desta forma, as diferenças

encontradas na hidmfobicidade dessas duas superfícies (ouro e pirita), na presença da mistura

e particularmente em meio muito alcalino (pH> I 0), poderia ser explorada no caso de uma

flotação seletiva de ouro em relação à pirita e também em relação à uma ganga composta

predominantemente por quartzo. Estudos neste sentido esl!o em andamento, avaliando-se

também o efeito de maiores concentrações de coletores e de coletores mais fortes.

4. CONCLUSÕES

A mistura de IBXK e DDAHCl promove uma redução da tensão superficial semelhante

ao efeito isolado do DDAHCI. Verificou-se, também, que a mistura na proporção 90"/o

DDAHCl + 10% JBXK promove um aumento na hidrofobicidade do ouro, para a ampla faixa

de pH e de concentração estudadas, o que nfto foi verificado para a pirita . .O efeito decorrente

da mistura desses coletores na diminuição do trabalho de adesão na superficie do ouro ~ muito

mais pronunciado do que na pirita.

320

Page 14: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

REFEJd:NCIAS BIBLIOGRÁFICAS

I. LEJA, J. Interactions arnong surfactants. Mineral Processing and Extractive Metallurgy

Review, Great Britain, v. 5, p.l-24, 1989.

2. SCHULMANN, J.H.; RIDEAL, E.K. Molecular interactions in monolayers. Proc. Royal

Soe., London, 1228,29, 1937.

3. MATALON, R.; SCHULMAN, J.H. Molecular interactions in monolayers. Trans. Faraday

Soe. 43,479, 1947.

4. ADAMSON, W. Physical Chemistry of Surfaces. 5th ed. New York: Wiley Interscience,

p.698, 1990. (Cap.3)

5. GLEMBOTSKJI, V.A.; KLASEN, V.l.; PLAKSIN, LN. Flotation, Ne.v York:, 1972,

P.622.(Cap2).

6. GUARNASCHELLI, C. & LEJA, J. Complexes formed by quatemary arnmonium salts

with xanthates, and synergistic effects in adsorption ofxanthates ions on reduced copper

powders. Separation Science, v.l n.4, p.413-429, 1966.

7. MONTE, M.B.M.; OLIVEIRA, J.F. Alguns fatores fisico-químicos envolvidos na flotação

de sais de potássio. ln: XIV ENCONTRO NACIONAL DE TRATAMENTO DE

MINÉRIOS E HIDROMETALURGIA, I, 1991, Salvador. Anais. p. 292-306.

8. HUTCHINSON, E. Mixed monolayer I. Adsorbed films at air-water surfaces. Journal

Colloid Sci.,v.3, p.413-424, 1948.

9. ROSEN, M.J.; HUA, X.Y. Surface concentrations and molecular interacti'ms in binary

mixtures of surfactants. Journal of Colloid and Interface Science. v.86, p.l64-172,

1982.

10. HUA, X. Y ROSEN, M.J . Synergism in binary mixtures of surfactants l . TheJrethical

analysis. Journal od Colloid and Interface Science, v. 90, n. l, p.212-219, 1982.

ll.ZHU, B.Y.; ROSEN, M.J. Surfaces properties of zwitterionic surfactants. III. Effect of

halide ions on properties of betaine and its interaction with cationic surfactants. Journal

ofColloid and lnterfoce Science, v.l08, p. 423-429, 1985.

12. ROSEN, M.J.; ZHU, B.Y. Synergism in binary mixtures of surfactants. III. Betaine -

containing systems. Journal ofCol/oid and Interface Science, v.99, p.427-442, 1984.

13. ROSEN, M.J., ZHU, B.Y.; GAO, T. Synergism in a binary mixture of surfactant. II.

Mixtures containing mono- and disulfonated alkyl- and dialkyldiphenylethers. Journal

ofColloid and Interface Science, v.l57, p. 254-259, 1993.

14. SCALES, PJ.; GRIESER, F.; FURLONG, D.N.; HEAL Y, T.W. Contact angle changes

for hydrophobic and hydrpphilic surfaces induced by nonionic surfactants. Colloids and

Surfaces, v.21 , p. 55-68, 1986.

IS. GU, 8.; ROSEN, M.J. Surface concentrations and molecule interactions in cati( 1ic -

anionic mixed monolayers at various interfaces. Journal of Col/oid and lntt face

Science, v.l29, p. 537-553, 1989

321

Page 15: INTERAÇÃO ENTRE COLETORES E SEU EFEITO …searchentmme.yang.art.br/download/1995/fisico_química_de...coletores cloreto de ... no filme misto na interface gás-solução. O ... associação

I b. HUBER, K. lnteractions in mixed interfaces of binary surfactants solutions. Journal of

Co/loid and Interface &ience, v.147, p. 321-332, 1991.

17. V ALDIVIEZO,E.; OLIVEIRA, J.F. Synergism in aqueous solutions of surfactants

mixtures and its effect on the hidrophobicity of mineral surfaces. Minerais Engineering,

v.6, p. 655-661, 1993.

18. MONTE, M.B.M.; LINS, F.F.; OLIVEIRA, J.F. Synergism in binary mixtures of cationic

surfactants and its effect on the hydrophobicity of gold. ln: IV MEETING OF TIIE

SOUTHERN HEMISPHERE ON MINERAL TECHNOLOGY AND III LATIN­

AMERICAN CONGRESS ON FROTH FLOTATION, 11, 1994. Proceeedings.

Concepcion: University ofConcepcion, 1994. p. 445-456. v.2.

19. V ALDIVIEZO, E. Interações sinergísticas em soluções mistas de surfatantes catiônicos e

não-iónicos e seu efeito na hidrofobicidade de hematita e quartzo. Rio de Janeiro:

PEMM/COPPE, 1995, TESE (Doutorado em Engenharia metaúrgica e de Materiais).

20. OZEKI, S.; TSUNODA, M.; IKEDA, S. Surface tension of aqueous solutions of

dodecyldimethylamnonium choride and its adsorption on aqueous surfaces. Journal of

Co/loid and Interface Science, v.64, n.l, 1978.

21. CÔRTES, C.E.S. lnteração entre xantatos e po/ieletrólitos catiônicos. Rio de Janeiro:

lQ/UFRJ, 1989, TESE (Mestrado em Química Orgânica).

22. BERNETT,M.K.; ZISMAN, W.A. Confirmation of spontaneous spreading by water on

pure gold. Journal of Physicai Chemistry, v. 74, n.ll, p.2309, 1970.

23. FINCH, J.A. ; SMITH, G.W. Contact angle and wetting. Minerais Sei. Enginnering, v. I I,

n.l., p.36-63 . 1979.

24. LASKOWSKY, J. The relationship between floatability and hydrophobicity. ln: Advances

in Mineral Processing. (ed. Somasundaram,P.), Littleton, Colorado, p.189-208, 1986.

25.FUERSTENAU, M.C.; MILLER, J.D.; KHUN, M.C. Chemistry of Flotation, EUA: AIME

Inc., p. 15-34., 1985.

26.FUERSTENAU, D.W.; FUERSTENAU, M.C. Thejlotation ofoxide and silicate minerais.

ln: KING, R.P. Principies ofFiotation, Johannesburg, IMM, 1982, 168p. (chapter 7).

322