Flotação-2.docx

7/25/2019 Flotação-2.docx

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Sumário

1. Introdução..........................................................................................2

2 - Aplicações da Flotação em Processos Industriais..............................2

3. Reagentes Utilizados na Flotação.......................................................

. !ecanismos de "otação.....................................................................#

#. $ipos de Flotação...............................................................................%

&. '(uipamentos de Flotação................................................................)

*. +,ri,eis da Flotação.......................................................................1

%. Re/er0ncias iliogr,cas................................................................11



1. Introdução

A flotação é um dos métodos de separação presente nos diversos setores

industriais, nasceu do processamento de minérios com intuito de separar misturas sólido-

sólido tendo grande empregabilidade neste setor.

É baseada nos conceitos das propriedades superficiais como a adesão, isto é, esta

técnica utiliza da preferência que alguns componentes têm em aderir-se a superfcie de

outro! que no caso da flotação, as partculas se aderem a bol"as de ar introduzidas nomeio

contendo a suspensão. As partculas aderidas # superfcie da bol"a que apresenta uma

menor densidade e capacidade de flutuar são carregadas até # superfcie do flotador,

sendo removidas na forma de espuma. $esse modo a flotação consegue retirar as

partculas que possuem bai%a velocidade de sedimentação.$evido # afinidade que algumas partculas possuem com a &gua estas se aderem

mais facilmente #s bol"as, ou se'a, ao entrarem em contato com a &gua permitem um

espal"amento do lquido sobre sua superfcie ( "idroflica. )orém as subst*ncias que em

contato com a &gua permanecem na forma de gota tentando diminuir o contato o m&%imo

possvel são nomeadas "idrofóbicas apresentando pouca ou nen"uma afinidade com a

&gua. +ogo, as partculas presentes na suspensão que são "idrofóbicas são repelidas pelas

moléculas da &gua, aderindo-se #s bol"as quando em contato com elas. Assim, quando

uma subst*ncia é "idroflica pode-se adicionar alguns componentes no meio fazendo com

que esta se torne "idrofóbica a fim de realizar a flotação.

2 - Aplicações da Flotação em Processos Industriais

a indstria mineral, a flotação é um dos processos de concentração mais

utilizados, permite que minérios de bai%o teor se'am aproveitados com rendimentos

apreci&veis.

emprego mais comum da flotação é na separação de minerais, mas pode-se citar

também a recuperação de corantes e nos tratamentos de &gua e esgoto. /m e%emplo de

despoluição de &gua por flotação é o tratamento da agua do )arque do 0birapuera, em 1ão



)aulo, em que ocorre a in'eção de o%igênio e também a floculação de poluentes para a

sua remoção.

Alguns dos agentes floculantes que tem sido utilizados e analisados são o cloreto

férrico e a poliacrilamida não-i2nica. 3stes dois tem sido empregados, por e%emplo, no

tratamento de efluentes da indstria de bebidas

4ambém destaca-se o processo de reciclagem do tereftalato de polietileno, o )34.

A reutilização deste material depende de uma eficiente separação do )56 do )34, de

modo a evitar contaminação. 0sto foi viabilizado pelo processo de cominuição do material

e sua posterior floculação com um agente surfactante. )34 interage com as bol"as e o

)56 permanece em solução.

3m 789: prop2s-se pela primeira vez a flotação em coluna e, a partir de então, um

grande empen"o para a viabilização dessa tecnologia na indstria foi realizado. 0sto porque tais colunas apresentam concentrados com mel"or qualidade, além de operar

satisfatoriamente com uma vasta gama de minerais e de gan"ar-se na economia nos

custos de operação. A representação deste tipo de coluna est& disposta na ;igura 0

Figura I: Esquema de funcionamento de um sistema de floculação em coluna: a

polpa alimentada na parte superior da coluna e as part!culas minerais desta

alimentação interagem com as "ol#as ascendentes $%&I'EI(A e A)*I+%, 2/.



0. (eagentes *tiliados na Flotação

$e acordo com sua função especfica em um sistema de flotação os reagentes

podem ser divididos em coletores, espumantes e modificadores ou reguladores.

6oletores e espumantes são subst*ncias org*nicas empregadas geralmente em

quantidades entre <,= e 7<<<g>t de alimentação. ?uimicamente são classificados como

surfactantes em que designa uma molécula de car&ter duplo @anfip&tica, consistindo de

um grupo não polar e um grupo polar. grupo não polar não possui um dipolo

permanente e representa a porção "idrofóbica da molécula, sendo geralmente um

"idrocarboneto. grupo polar possui um momento de dipolo permanente e representa a

porção "idroflica da molécula.

3m geral, a mera passagem de um flu%o de ar não é suficiente para carrear as partculas "idrofóbicas. ;az-se necess&ria a formação de uma espuma est&vel, que é

obtida através da ação dos espumantes, os quais abai%am a tensão superficial na interface

lquido>ar e têm ainda a importante função de atuar na cinética da interação partcula-

bol"a, fazendo com que o afinamento e a ruptura do filme lquido ocorram dentro do

tempo de colisão. 1ão compostos org*nicos "eteropolares, cu'a estrutura é, portanto

parecida com a dos coletores. A diferença reside no car&ter funcional do grupo polarB o

radical dos coletores é quimicamente ativo e capaz ( em princpio ( de interagir elétrica

ou quimicamente com a superfcie do mineral a ser coletados. C& os espumantes têm um

radical lioflico de grande afinidade pela &gua. 3sta diferença funcional determina o

comportamento dos dois grupos de reagentesB enquanto os coletores tendem a migrar para

a interface sólido-g&s, os espumantes se dirigem para a interface lquido-g&s. s

espumantes utilizados são alcoóis alqulicos ou arlicos @radical "idro%ila, certos

aldedos org*nicos @radical carbo%ila, certos aldedos e acetonas @radical carbonila,

aminas @radical D: e nitrilos @radical 6. As propriedades espumantes aumentam com

o comprimento da cadeia não-polar até E-F carbonos e depois decaem, aparentemente

devido # queda da solubilidade do reagente. A solubilidade é determinada pela porção

polar da molécula ( em geral procura-se escol"er radicais que não ten"am afinidade pela

superfcie do mineral a flotar para evitar interferências com a coleta. 3spumantes

carbo%licos e amnicos são evitados por esta razão.



s coletores têm estrutura molecular caracterstica, composta de uma porção de

natureza apolar @covalente e outra de natureza polar @i2nica. A porção polar pode

apresentar diversas funçGes e a porção covalente é sempre uma cadeia org*nica, de

comprimento vari&vel, podendo ser ramificada e até mesmo cclica. 3m solução, os

coletores têm a sua porção polar ionizada. A porção molecular @não-polar não é ioniz&vel

e, devido #s caractersticas elétricas das ligaçGes covalentes, tem maior afinidade pela

fase gasosa que pela lquida. Davendo no sistema uma interface sólido-g&s @a interface

das bol"as de ar sopradas para dentro da célula, a molécula do coletor tender& a se

posicionar nessa interface, orientada de modo que a sua porção não-polar este'a em

contato com o g&s e a porção i2nica em contato com a superfcie mineral.

s coletores são distinguidos, em função da sua carga i2nica, em ani2nicos e

cati2nicos. 3ste ltimo grupo se restringe #s aminas. s coletores ani2nicos sesubdividem, de acordo com a função qumica correspondente, em &cidos gra%os e seus

sabGes, tiocarbamatos ou %antatos, sulfatos de alcoila ou arila, tióis @&lcoois de en%ofre

ou mercaptana, tiouréias, ditiofosfatos ou aerofloats e tiocarbamatos.

s modificadores são subst*ncias inorg*nicas ou org*nicas, empregados em

quantidades que usualmente variam entre :< a =<<<g>t. As açGes dos modificadores são

diversas, destacando-se a'ustar o pD do sistema, controlar o estado de dispersão da polpa,

facilitar e tornar mais seletiva a ação do coletor @função designada como ativação e

tornar um ou mais minerais "idroflicos imunes # ação do coletor @função con"ecida

como depressão. 3ntre os depressores org*nicos destacam-se os polissacardeos, em

especial o amido de mil"o. @)eres, :<<7.

. 3ecanismos de flotação

a flotação as partculas procuram estabilizar as forças de tensão superficial nas

interfaces sólido>lquido ou liquido>g&s, com o ob'etivo de permanecerem na polpa

@"idroflicas ou serem capturadas pelas bol"as de ar @"idrofóbicas e serem flotadas.

Além da natureza fsico-qumica da superfcie, o taman"o da partcula também é fator

limitante do processo, pois para ser arrastada, a partcula dever& ter dimensGes pró%imas

das coloidais. 6olóides são sistemas dispersos constitudos de partculas com pelo menos



uma dimensão entre 7 a 7<<<nm ou 7< a 7<<<<mm, mas a base dessa classificação pelo

taman"o da partcula admite a simetria esférica, o que nem sempre é o caso. )artculas

que têm esse taman"o em uma dimensão @forma de disco ou em duas dimensGes @forma

de agul"a, mas que são muito maiores em outras dimensGes, também se comportam

como colóides. processo de flotação é compreendido por basicamente três

mecanismosB

• 6olisão e adesão @Hattac"mentI seletiva de partculas a bol"as de ar @flotação

HrealI ( Htrue flotationI!• ii. Jesistência ao cisal"amento e transferência de partculas # zona de espuma!• Jesistência da unidade bol"a-partcula na espuma e transferência ao concentrado.

A adesão de partculas a bol"as de ar é o mecanismo mais importante e é

respons&vel pela maior quantidade de partculas que são reportadas ao concentrado,

mecanismo esse denominado flotação HrealI @Htrue flotationI. 3mbora a flotação HrealI

se'a o mecanismo dominante na recuperação seletiva de partculas minerais, a eficiência

de separação entre o mineral de interesse @a ser flotado e a ganga é também dependente

do grau de resistência da unidade bol"a-partcula ao cisal"amento dentro da célula

@HentrainmentI e a resistência dessa unidade na espuma e posterior transferência ao

concentrado @HentrapmentI. $iferentemente da flotação HrealI, que é seletiva @adesão bol"a-partcula #s propriedades superficiais das partculas minerais, tanto as partculas

de mineral de interesse quanto #s de ganga, podem ser recuperadas por arraste

"idrodin*mico, arraste por oclusão em agregados, ou arraste por Hslime coatingI ou

recobrimento por ultrafinos ou HlamasI.

A ;igura 00 ilustra o princpio da flotação seletiva em um sistema trif&sico, em que

partculas "idroflicas e "idrofóbicas atravessam um sistema bif&sico @ar disperso em

&gua. As bol"as capturam as partculas "idrofóbicas e as transportam para zona de

espuma e em sequência para fora do sistema, enquanto as partculas "idroflicas

atravessam o sistema.



Figura II - 3ecanismo de flotação de part!culas naturalmente #idrof4"icas e

#idrof!licas.

6omo regra no tratamento de minérios, é difcil obter o teor e o grau de

recuperação dese'ados em uma nica etapa. 4ipicamente, e%ecuta-se uma etapa inicial

c"amada Hroug"erI, onde se obtém um concentrado pobre e um re'eito rico. re'eito

roug"er é tratado numa etapa de recuperação denominada HscavengerI, onde é obtido o

re'eito final. concentrado Hroug"erI é encamin"ado para etapa de limpeza, HcleanerI,

onde o teor é aumentado até o valor dese'ado, obtendo-se o concentrado final.

concentrado HscavengerI e o re'eito HcleanerI constituem a carga recirculante do circuito.

Figura III- 5ircuito t!pico de flotação.

3m geral, os mecanismos envolvidos na operação de flotação sãoB

• 6ondicionamento dos minerais com os coletores e modificadores!• Aeração da polpa!• 6aptura das partculas a flotar pelas bol"as de ar!



• 1eparação da espuma.

6. 7ipos de Flotação

)or se tratar de um equipamento que pode ser utilizado no tratamento prim&rio dev&rios processos distintos, alguns tipos de sistema de flotação que froam desenvolvidosestão representados abai%oB

• A flotação convencional em coluna, sinteticamente, consiste das seguintes etapasB geração das

bol"as de g&s @normalmente ar no interior do efluente! colisão entre as bol"as de g&s e asgotas de óleo suspensas na &gua! adesão das bol"as de g&s nasgotas de óleo! e ascensão dosagregados gota de óleo>bol"as até a superfcie, onde oóleo é removido. A remoção de óleoc"ega a valores superiores a 8KL e é potencializada quando "& adiçGes qumicas.

• a 6oluna HMultibol"asI é semel"ante # coluna de flotação convencional diferindoapenas

flu%o de bol"as ascendente, que podem ser geradas tanto por saturação do ar como por reciclode parte do efluente tratado através de constritores de flu%o. Neralmente o equipamento operaem regime contra corrente, bol"as ascendentes e alimentação da mistura descente, mastambém pode operar em regime co-corrente e, nesse caso, o influente é in'etado 'untamentecom o ar pela parte inferior da coluna.

• a ;lotação por Ar $issolvido @$A;B a mistura é acondicionada em uma c*mara onde é

saturada por ar ou g&s sob pressão. A mistura ao entrar no flotador sofre descompressãosbita, sendo a fase gasosadissolvida liberada em pequenas bol"as

• ;lotação por ar B bol"as de ar são formadas pela introdução da fase gasosa diretamente na

fase lquida através de um propulsor ou difusores. A aeração sozin"a por um curto perodonão é efetiva na flotação de sólidos. A provisão de tanques de aeração para flotação de gra%ase outros sólidos do efluente lquido normal normalmente não é garantido.

• ;lotação a v&cuoB consiste na saturação do efluente com ar tanto diretamente em um

tanque de aeração, como permitindo que ar entre na sucção da bomba de efluente. /mv&cuo parcial é aplicado, que provoca a liberação do ar dissolvido como bol"asminsculas. As bol"as e as partculas sólidas ligadas sobem para a superfcie paraformar uma espuma, que é removida por um mecanismo de HraspagemI. A unidadeconsiste de um tanque cilndrico coberto no qual o v&cuo parcial é mantido. tanqueé equipado com mecanismos de remoção de espuma e lodo. material flutuante éretirado continuamente para a periferia do tanque, e descartado automaticamente eremovido da unidade por uma bomba também sob v&cuo parcial.

. Equipamentos de Flotação



s equipamentos de flotação podem ser classificados em quatro classesB a células mec*nicas! b

células pneum&ticas! c separadores por espuma! d colunas de flotação.

As células mec*nicas são tanques que recebem continuamente um flu%o de polpa contnuo para

ser separado. A agitação provocada por um agitador @rotor é respons&vel pela suspensão das partculas e

sua consequente colisão com as bol"as. 3ssa agitação pode ocasionar também o rompimento da ligação

de algumas partculas com as bol"as, sendo este tanto maior quanto mais intensa a agitação.

As células pneum&ticas são equipamentos que não possuem partes móveis, sendo o ar

alimentado através de um in'etor no fundo das mesmas. )ossuem um dispositivo c2nico em sua parte

superior com o ob'etivo de regular a altura da camada de espuma. A agitação é produzida pelo

movimento turbulento do ar in'etado no interior da célula, que é menor que o das células mec*nicas,

favorecendo a flotação tanto de partculas mais finas quanto grosseiras.

os separadores por espuma a alimentação de polpa é feita pelo topo do equipamento e desceatravés de pal"etas inclinadas antes de entrar na zona de aeração na &rea de espuma, as partculas

"idrofóbicas são retidas enquanto as "idroflicas passam através dessa zona, sendo assim separadas.

material não flotado desce através do tanque piramidal sendo descartado pelo fundo da célula. 3sse

método é particularmente mais adequado # separação de partculas grossas.

a coluna de flotação a alimentação é feita até um terço da altura do equipamento, e distribuda

internamente. A polpa desce em contra corrente com as bol"as de ar, que foram introduzidas na parte de

bai%o da coluna pelo sistema de geração de bol"as. 3ssas, ao conter o mineral coletado, são transportadas

para a parte superior da coluna e descarregadas em cal"as pro'etadas para obter maior coleta e

consequentemente maior recuperação em massa do produto. A coluna de flotação é provida de um

sistema de &gua de lavagem instalado na parte superior que funciona como um filtro, utilizando a &gua

para lavar as bol"as de ar, as quais contêm o mineral coletado e minimizar o arraste de partculas

"idroflicas.

8. '9ri9eis da Flotação



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Dorizonte, F= p.

+0530JA, M. +. M. de! A?/0, M. +. M. de. Aspéctos Jelevantes das 6olunas de

;lotação. WW0 3ncontro acional de 4ratamento de Minérios e Metalurgia 3%trativa.

atal ( J. ovembro de :<<=.

MAJ0A, +.6.1! +3043, M.6.A.M.! AN/0AJ, M.J.M.).! $3 +0530JA, J..!

AJ6AC, M.3.! $3 6AJ5A+D, 3.+. 6oleta seletiva e separação de pl&sticos.

?umica ova, 1ão )aulo, X E. Maio de :<<K.

MA110, +.! 1/RA, 1. J. de! +A+/63, 6.! C/0J, M. C. ;undamentos e Aplicação

da ;lotação como 4écnica de 1eparação de Misturas. ?umica ova, 1ão )aulo, o :F.

Maio de :<<F.

.

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