Em resposta ao crescimento da demanda por produtos minerais, os rejeitos de minério contendo particulados finos continuam sendo intensamente acumulados, e não existem esforços suficientes para que sejam processados. O volume e a composição dos rejeitos dependem principalmente do tipo de minério e dos processos de beneficiamento utilizados. Nas últimas décadas, a intensa exploração resultou na disponibilidade de minerais com baixas concentrações de metais e composições muito complexas. Para serem processados, eles requerem mais água e, consequentemente geram mais rejeitos. Assim, para que a indústria mineral seja sustentável, devem ser adotados métodos alternativos que reduzam os resíduos gerados no beneficiamento mineral. Nesse contexto, a floculação pode ser um processo promissor para desaguamento e consolidação de rejeitos minerais, pois possibilita a redução do volume produzido. Neste trabalho, foi desenvolvido floculante de base natural para o tratamento de rejeitos de minério de ferro. Os copolímeros de enxerto foram sintetizados por meio da incorporação de cloreto de (2-metacriloiloxietil) trimetil amônio à cadeia principal de amilopectina (AP-g- PMETAC). Para cada polímero, foi alterada a frequência dos enxertos, seu comprimento, proporção de enxerto no produto e o peso molecular. Ao entender como esses parâmetros microestruturais afetam na eficiência de floculação, o polímero pode ser modificado para ter um desempenho melhor do que os floculantes convencionais à base de poliacrilamida. Os polímeros AP-g-PMETAC foram caracterizados por análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), análise elementar de CHNO e cromatografia de permeação em gel (GPC/SEC). O desempenho de floculação/desidratação foi mensurado por meio da turbidez do sobrenadante, taxa de sedimentação inicial (ISR), tempo de sucção capilar (CST) e teor de sólidos dos sedimentos. Primeiramente, dois floculantes comerciais de poliacrilamida foram testados para se estabelecer um parâmetro comparativo para a eficiência de floculação do copolímero AP-g- PMETAC. Com relação à clarificação do sobrenadante de rejeitos e taxa de sedimentação dos flocos formados, o AP-g-PMETAC superou significativamente o desempenho do PAM comercial. Devido ao caráter hidrofóbico da amilopectina, o AP-g-METAC foi capaz de produzir sedimentos treze vezes mais fáceis de serem desaguados do que o PAM comercial. Os AP-g-PMETAC sintetizados com enxertos mais longos e mais distribuídos na cadeia principal da AP, foram melhores em clarificar o sobrenadante com a adição de baixas dosagens do floculante. No entanto, enxertos muito longos devem ser evitados devido ao caráter hidrofílico do PMETAC, que prejudicaria a densificação do sedimento. Além disso, os rejeitos de minério de ferro foram também floculados com dois polímeros desenvolvidos exclusivamente para tratar rejeitos de areia betuminosa: cloreto de poli(vinilbenzil)trimetilamônio (PVB) e poli(metil acrilato) parcialmente hidrolisado enxertado nas cadeias de copolímeros de etilenopropileno- dieno (EPDM-g-HPMA). Apesar de terem sido desenvolvidos para rejeitos completamente diferentes, eles foram capazes de sedimentar as partículas suspensas e produzir um sobrenadante altamente clarificado. No entanto, eles produziram sedimentos com baixo teor de sólidos. Possivelmente, se o peso molecular e a proporção de monômeros hidrofóbicos forem variados, essa restrição pode ser eliminada.

In response to the growth in demand for mineral products, fine ore tailings continue to be intensively accumulated, but not enough ways exist for them to be processed. Tailings volume and composition depend primarily on the type of ore and the beneficiation processes used. The last few decades have seen extensive exploitation lead to minerals with low metal concentrations and highly complex compositions. These minerals require more water and generate more tailings during beneficiation. Therefore, for the mineral industry to be sustainable, alternative methods must be adopted that reduce waste generated during mineral processing. This context has made flocculation a promising approach to reducing the volume of mineral tailings by dewatering and consolidating them. In the present work a natural-based graft copolymer was synthesized and used to flocculate and dewater iron ore tailings. The polymers were made by attaching (2-methacryloyloxyethyl) trimethyl ammonium chloride to the amylopectin backbone (AP-g-PMETAC). For each polymer, it was varied the frequency of grafts along the backbone, their length, grafting ratio, and molecular weight. By understanding how these microstructure parameters affect its flocculation performance, the polymer can be tailored to perform better than conventional polyacrylamide-based flocculants, widely used in mineral tailings. The AP-g-PMETAC copolymers were characterized via thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C and 1H NMR), CHNSO elemental analysis, and gel permeation chromatography (GPC). The flocculation/dewatering performance was measured using supernatant turbidity, initial settling rate (ISR), capillary suction time (CST), and solid contents of the sediments. First, two commercial polyacrylamide flocculants were studied to establish a performance comparison for flocculation of the AP-g-PMETAC copolymer. AP-g-PMETAC outperformed PAM in clarifying tailings supernatant and floc settling rate. Due to its hydrophobic backbone, AP-g-PMETAC produced sediments that were thirteen times easier to dewater than commercial PAM. High flocculation efficiency was achieved by adding small amounts of flocculants (500 ppm) to the graft copolymer with more and longer grafts onto the AP backbone. In addition, due to the hydrophilicity of PMETAC, the graft length must be tailored carefully to ensure good sediment densification. In addition, we flocculated the iron ore tailings with two polymers designed to treat oil sand tailings: Poly((vinyl benzyl)trimethylammonium chloride) and partially hydrolyzed poly(methyl acrylate) grafted onto ethylene-propylene-diene copolymer backbones. Despite being developed for entirely different tailings, they consistently produced clearer supernatants than commercially available polyacrylamides. Their only disadvantage was that they retained much water in the sediment, in contrast to polyacrylamide (PAM). Nevertheless, if the molecular weight and proportion of hydrophobic monomers are varied, this constraint could be eliminated.