FUNDAMENTAL ASPECTS OF APATITE AND QUARTZ BIOFLOTATION USING THE RHODOCOCCUS OPACUS BACTERIUM AS A BIOREAGENT

• Main Author: ANTONIO GUTIERREZ MERMA
• Other Authors: MAURICIO LEONARDO TOREM
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2012
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=21285@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=21285@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === PROGRAMA DE SUPORTE À PÓS-GRADUAÇÃO DE INSTS. DE ENSINO === Diversos microrganismos como bactérias, fungos e/ou seus produtos metabólicos tem sido usados como biorreagentes no bioprocessamento mineral. Um microrganismo hidrofóbico pode mudar as características hidrofílicas de uma superfície mineral se ele aderir na superfície do mineral. Esse é o caso da bactéria Rhodococcus opacus, com características hidrofóbicas identificadas em pesquisas anteriores. Neste trabalho é estudado o comportamento eletroforético e microflotação do sistema mineral quartzo – apatita (apatita A e apatita B) após interação com células da bactéria. Os resultados mostraram uma mudança no perfil de potencial zeta das amostras minerais após interação com a bactéria, essa mudança foi mais significativa nas apatitas que no quartzo. Os resultados também mostraram que a adesão das células bacterianas na superfície mineral pode ser através de interações especificas além de interações eletrostáticas. Foi observado que a bactéria em suspensão consegue reduzir a tensão superficial da interface ar/água de 70 mN/m até valores próximos de 54 mN/m, 55 mN/m e 56 mN/m para valores de pH de 3, 5, e 7, respectivamente, faixa de pH na qual foi observada a maior produção de espuma. O valor máximo de flotabilidade para todas as amostras minerais foi obtido num valor de pH ao redor de 5; sendo que para a apatita B alcançou em torno de 90 por cento de flotabilidade usando 0,15 g.L-1 de bactéria e com 5 minutos de flotação, enquanto a apatita A precisou de 0,20 g.L-1 de bactéria para alcançar a mesma recuperação, finalmente no caso do quartzo o valor foi próximo de 13 por cento com 0,15 g.L-1 de bactéria e sob as mesmas condições de trabalho. A adaptação da bactéria a substrato mineral revelou uma mudança no comportamento da bactéria durante o processo de flotação e foi observada uma maior flotabilidade da apatita num valor de pH em torno de 3 após adaptação ao mineral apatita. Já no caso do quartzo observou-se um leve incremento na flotabilidade em todos os valores de pH. A bioflotação de apatita e quartzo segue modelos cinéticos de primeira ordem. Observou-se que as constantes de taxa (K1) da flotação de apatita A diminuem com reduções de tamanho de partícula, mudando de 0,429 (min-1) para 0,198 (min-1) quando o tamanho passou de (106 – 150) um para (38 – 75) um, no caso da apatita B essa redução foi de 0,518 (min-1) para 0,295 (min-1), o contrário foi observado no caso do quartzo incrementando de 0,016 min-1 para 0,11 min-1. Os estudos fundamentais de mobilidade eletroforética e flotabilidade apoiados pela microscopia eletrônica de varredura evidenciaram a seletividade na separação de apatita e quartzo e deste modo ratificaram o potencial uso da bactéria Rhodococcus opacus como biorreagente no processamento mineral. === Microorganisms, bacteria, fungi and/or their metabolic products have been used as biorreagents in mineral processing. A hydrophobic microorganism should render a hydrophilic mineral surface somewhat hydrophobic if these attach to the mineral. It’s the case of the Rhodococcus Opacus strain, which hydrophobic behavior was proved in others works. In this work, we studied the electrophoretic behavior and the microflotation response of the apatite-quartz system after interaction with bacterial cells. The zeta potential results showed a change in the profile of the minerals after the bacterial interaction, this change was more significant in apatite than in quartz. These results also suggest that the bacterial adhesion in the minerals surface was not for electrostatic interactions. It was observed that the bacterial reduced the interfacial tension from air/water from 70 mN/m to 54 mN/m, 55 mN/m and 56 mN/m for suspensions with values of pH 3, 5 and 7 respectively, values where the higher quantity of foam was formed. The higher flotabilities of all minerals used was recorded in pH 5. The green apatite flotability achieved a value around 90 per cent with 150 mg.L-1 of bacterial after 5 minutes of flotation, while the blue apatite needed 200 mg.L-1 of the bacterial to achieve the same flotability under the same experimental conditions. On the other hand, the quartz flotability had a value around 13 per cent, with 150 mg.L-1 of bacteria and after 5 minutes of flotation. The bacterial adaptation to mineral substrate revealed a change in the bacterial behavior during the flotation process; it was observed a higher apatite flotability in pH 3 after the adaptation of the bacterial to apatite as substrate. The quartz flotability also showed a small increase in all the pH range studied. The mineral flotability followed the first order kinetics model, the rate constants (K) for the blue apatite flotability underwent a reduction with small particles size, changing from 0,429 (min-1) to 0,198 (min-1) when the particle size was altered from (106 – 150) um to (38 – 75)um, while the rate constants for the green apatite flotability changed from 0,518 (min-1) to 0,295 (min-1). Finally the rate constants of the quartz flotability suffer an increased from 0,016 min-1 to 0,11 min-1. The fundamental electroforetic and flotation studies together to the Scanning electron microscopy showed a selectivity bioflotation in the apatite-quartz system, demonstrating in this way the potential that Rhodococcus opacus as a biocollector and its possible application in phosphate flotation industry.