Resumo As argilas bentoníticas são materiais constituídos por um ou mais argilominerais esmectíticos e alguns minerais acessórios, principalmente quartzo, cristobalita, micas, feldspatos e outros argilominerais, como a caulinita. Esses contaminantes presentes nas argilas apresentam larga distribuição de tamanhos de partículas que restringem em muito suas aplicações industriais, o que aponta como provável solução para sua redução o uso do hidrociclone. Este trabalho tem como objetivo estudar o tratamento de argilas esmectitícas do estado da Paraíba utilizando modelagem, otimização e simulação da variável diâmetro médio de partículas em relação a diversas variáveis de processo relativas ao hidrociclone. Neste estudo, o diâmetro médio das argilas esmectíticas foi avaliado em função dos fatores pressão, diâmetro do apex e diâmetro do vortex do hidrociclone. Foi utilizado o planejamento fatorial completo e adição nos pontos centrais para modelar o processo de hidrociclonagem. Os resultados evidenciaram redução do tamanho médio equivalente das partículas de aproximadamente 19,2%. Em relação às simulações, o ponto ótimo de menor valor foi para o diâmetro médio de 4,033 µm para pressão de 4,3 bar, abertura do apex de 5,3 mm, abertura do vortex de 6,3 mm para nível de confiança de 95%.

Abstract Bentonite clays are materials composed by one or more smectite clay minerals and some accessory minerals, mainly quartz, cristobalite, mica, feldspars and other clay minerals such as kaolinite. These contaminants present in clays have a large distribution of particle sizes which severely restrict their industrial applications, with the use of hydrocyclone as a likely solution for their reduction. This study aims to analyze the treatment of smectite clays from the state of Paraíba using modeling, simulation and optimization of the variable average particle diameter in relation to various process variables related to the hydrocyclone. In this study, the average diameter of smectite clays was evaluated as a function of the factors: pressure, apex diameter and vortex diameter of the hydrocyclone. Complete factorial design and addition in the central points were used to model the hydrocycloning process. The results evidenced reduction in equivalent average particle size of approximately 19.2%. Regarding the simulations, the optimum point with the lowest value was found for the average diameter of 4.033 µm, with a pressure of 4.3 bar, apex opening of 5.3 mm, and vortex opening of 6.3 mm, all at a 95% confidence level.

Resumo Recentemente foram descobertos novos depósitos de argilas esmectíticas no estado da Paraíba, localizados nos municípios de Cubati, Olivedos, Sossego e Pedra Lavrada. Estudos preliminares evidenciaram que estes depósitos apresentam na sua composição mineralógica elevados teores de minerais acessórios como mica, sílica livre e carbonatos. A presença desses minerais restringe em muito o uso industrial, sendo necessários estudos sobre tratamento dessas argilas para redução desses contaminantes. Estudos recentes mostraram que o uso do hidrociclone é uma alternativa viável por requerer um baixo investimento de instalação e manutenção, sendo amplamente utilizado na indústria mineral. Este trabalho teve como objetivo estudar as variáveis de processo do hidrociclone para tratamento de argilas esmectíticas de um novo depósito do estado da Paraíba. A argila esmectítica antes e após hidrociclonagem foi caracterizada física, química e mineralogicamente, pelas seguintes técnicas: análise granulométrica por difração a laser, difração de raios X, análise química por fluorescência de raios X e análise térmica. A argila foi dispersa na concentração de 4% e com defloculante hexametafosfato de sódio sob agitação por 24 h. As variáveis de processo utilizadas no hidrociclone foram: pressão, aberturas do vortex e apex. Os resultados conduziram a um aumento do concentrado da fração argila, redução do diâmetro médio equivalente das partículas e redução dos minerais acessórios.

Abstract Recently, new deposits of smectite clays were discovered in the state of Paraiba, located in the districts of Cubati, Olivedos, Sossego and Pedra Lavrada. Preliminary studies have shown that these deposits contain high contents of accessory minerals in their mineralogical composition such as mica, free silica and carbonates. The presence of these minerals results in very limited industrial use, and studies on treatment of these clays is necessary to reduce these contaminants. Recent studies have also shown that the use of a hydrocyclone would be a viable alternative because it requires low investment in installation and maintenance and is being widely used in the mineral industry. The aim of this work was to study the hydrocyclone process variables for treating smectite clays of a new deposit in the state of Paraiba. The smectite clay was physically, chemically and mineralogically characterized before and after hydrocycloning by the following techniques: particle size analysis by laser diffraction, X-ray diffraction, chemical analysis by X-ray fluorescence and thermal analysis. The clay was dispersed at a concentration of 4% and used with sodium hexametaphosphate dispersant under stirring for 24 h. The process variables used in hydrocyclone were pressure along with vortex and apex openings. The results led to an increase in clay fraction concentration, reducing the average equivalent particle size diameter and the accessory minerals.