CIRCUITOS E EQUIPAMENTOS DE FLOTAÇÃO- Resumo

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CIRCUITOS E EQUIPAMENTOS DE FLOTAÇÃO
INTRODUÇÃO
Uma máquina de flotação é um aparelho que é capaz de realizar uma separação entre sólidos dando origem a dois produtos, o afundado e o flotado. Quando o mineral de interesse é recolhido no flotado e a ganga no afundado, esse processo é chamado de flotação direta. Já quando a ganga é recolhida no flotado e o mineral de interesse no afundado, o processo é uma flotação reversa.
CIRCUITOS
A flotação é um processo contínuo, em que no caso das células, elas são dispostas em série, formando um banco de células. Na primeira célula a polpa é alimentada e alguns de seus minerais valiosos saem na espuma, e estes seguem para a segunda célula, onde mais mineral valioso sai na espuma seguindo para a terceira célula e assim por diante até a última célula.
Podem ter diferentes processos ocorrendo em cada banco de células, como processos rougher, cleaner e scavenger.
Rougher
No estágio rougher é a etapa inicial que recebe a alimentação do material da usina. Nesse processo faz-se a primeira separação entre útil e ganga, mas o objetivo não é recuperação metalúrgica e sim recuperação mássica. Por isso, a principal preocupação nesse estágio é quanto à velocidade de produção, pois deve ser um fluxo rápido, já que eu não desejo seletividade, então faz-se a menor dosagem de coletor, não coloca depressor, então a espuma formada vai ter maior espessura. Ou seja, o material que passa pelas células rougher vai ser levado rapidamente para os estágios seguintes. Dessa forma, esse processo rougher deve ocorrer em células grandes, com nível de polpa alto e alta porcentagem de sólidos, tudo isso para garantir maior capacidade e maior produção, considerando que é onde passa o maior fluxo de polpa. Rougher somente feito em células, não em colunas.
Scavenger
O afundado da rougher segue para a scavenger que tem o objetivo de recuperar partículas de valor que ainda ficaram junto com a ganga. Esse processo é um dos mais longos e com maior quantidade de células, geralmente. Pois deve ter quantas células e quanto tempo for necessário para tirar o máximo de material de valor que se encontra com a ganga. Esse máximo é até atingir o teor limite de valor econômico. Também ocorre a recuperação mássica. O flotado (de interesse) volta para a rougher e o afundado (rejeito) segue para um espessador de rejeitos e em seguida vai para a barragem. A fim de favorecer a recuperação do mineral valioso, podem ser adicionados mais reagentes nesse processo, como coletor, ativador ou espumante, mas não depressor, que vão ser adicionados diretamente no equipamento, e não no tanque de preparação. O nível de polpa deve aumentar também para diminuir a influência da agitação na espuma para evitar perda do material coletado por conta da ruptura das bolhas, interrompendo assim o transporte das partículas, pois o scavenger também só vai ser feito por células e não colunas. Além disso, o tempo de flotação também vai aumentar, de forma a ser o tempo necessário para atingir a recuperação, ou seja, enquanto for econômico vai continuar o processo, para diminuir de forma progressiva o teor de mineral valioso no rejeito.
Cleaner
Para aproveitamento comercial do material, o meu concentrado final deve ter um teor que viabilize a sua comercialização. Caso esse teor não seja atingido na etapa rougher, deve-se utilizar uma etapa de limpeza cleaner, com o objetivo de aumentar o teor do meu material valioso, retirando o resto de ganga que se encontra na polpa. A polpa pode passar por sucessivos estágios de limpeza até que chegue no teor econômico. Pode haver inclusive uma etapa recleaner para aumentar ainda mais o teor. Para essa etapa cleaner, há algumas recomendações para que a mesma seja eficiente. Como nessa etapa eu quero recuperação de teor, para melhorar essa recuperação pode ser adicionado depressor. Como nesse estágio espera-se que as partículas já estejam hidrofóbicas, e isso geralmente ocorre por meio da adsorção química, que é irreversível, não deve-se adicionar mais coletor. Mas no caso da adsorção física, a adição complementar de coletor pode ser necessária para manter o equilíbrio eletroquímico do sistema. Nesse estágio, o tempo de flotação também deve ser curto para evitar que haja arraste hidrodinâmico e flotação de mistos. Por isso e pelo fato do fluxo de alimentação nesse processo ser menor, os bancos são menores comparados aos estágios anteriores. Além disso, a porcentagem de sólidos deve ser menor para garantir que na espuma somente se encontre partículas hidrofóbicas do meu material valioso. Outro fator é em relação à espessura da espuma, que deve ser maior também para evitar esse arraste hidrodinâmico e, para isso, as bolhas devem ser menores para geral aumento da área superficial, aumentando a espessura da camada de espuma.
Ao final de cada estágio, os produtos derivados dos mesmos devem ser analisados quanto ao grau de liberação das partículas para ver se há necessidade de adição de uma remoagem entre um processo e outro. É comum que haja remoagem entre rougher e cleaner e também no afundado da scavenger, assim como nos circuitos de limpeza também. Isso quando se trata de flotação direta.
FLOTAÇÃO DE SULFETOS
No caso da flotação de sulfetos, pode-se ter mais de um mineral de interesse a ser recuperado. Por isso, a separação deles pode ser feita por meio de dois processos. Flotação bulk e flotação sequencial.
Flotação bulk
Primeiro é feita a separação de todos os sulfetos presentes que possuem valor econômico, para separá-los da ganga. E em seguida é feita a separação de cada um dos sulfetos devido à adição de um depressor, garantindo que uma saia no flotado e o outro no afundado.
Flotação sequencial
Nessa flotação, primeiro é flotado um dos sulfetos e o outro sai no rejeito junto com a ganga. E em seguida em outro equipamento, é separado o outro sulfeto da ganga.
ENSAIOS DE FLOTAÇÃO
Antes de colocar um processo em prática na usina, deve-se fazer ensaios de flotação para determinar as variáveis necessárias para implantar na planta industrial. Algumas variáveis são: dosagem e consumo de reagentes; tempo de flotação e tamanho necessário de bolhas.
Tubos de Hallimond
Os ensaios de flotação podem ser feitos em laboratórios, por meio do tubo de Hallimond, que vai utilizar pequenas quantidades dos minerais puros para ver como se comporta o material e os reagentes. A agitação é magnética e ocorre o tempo todo. Para a formação de bolhas é usada uma pedra porosa para quebra-las no tubo. A célula é de fácil manuseio (vantagem) e pode ser facilmente desmontável para medir os valores de pH antes e depois dos testes. Esse tubo permite testar a eficiência dos reagentes em termos de suas dosagens, granulometria do material e pH ideal para o processo. Como utiliza um agitador magnético, não pode ser feito para minerais ferromagnéticos como a magnetita.
Célula de Smith-Partridge
A célula de Smith-Partridge é outra opção para fazer ensaios de flotação em laboratório, utilizando também pequenas quantidades de amostras. A diferença é que nessa célula o agitador é mecânico (haste girando) e por isso não apresenta problemas de incompatibilidade com minerais ferromagnéticos.
Flotação em batelada
A maioria dos testes de laboratórios utilizam células de flotação que são agitadas mecanicamente a uma velocidade variável que simulam modelos da indústria. O ar é introduzido por meio de um tubo oco ao redor do rotor e o fluxo de ar é quebrado em bolha que aumentam de tamanho ao longo do caminho até a superfície, coletando as partículas que vão ser removidas na camada de espuma. A agitação deve ser suficiente para manter sólidos em suspensão mas sem romper as bolhas mineralizadas. Muitas vezes é necessário manter a polpa em condicionamento com os reagentes antes do ar ser ligado. A adição de espumante nesse caso pode ter efeitos marcantes mesmo com pequenas quantidades, mas pode ser necessário adicionar mais posteriormente. A altura da camada de espuma varia de 2 a 5 cm, e deve ser observado para que a camada não seja pouco espessa,pois pode ter o risco de perder o material já coletado. Essa espessura da camada de espuma pode ser regulada pela quantidade de ar alimentado. A água utilizada no laboratório deve ser a mesma que será usada industrialmente, pois as substâncias químicas podem variar e afetam a flotação. Os reagentes são utilizados em pequenas quantidades.
Objetivos dos testes:
· Determinar o aumento da recuperação obtido pela carga circulante.
· Determinar a variação na necessidade de adicionar mais reagente devido a essa carga circulante.
· Determinar o efeito da presença de lama ou de outros elementos indesejados que podem interferir na flotação.
Planta piloto
Os testes de laboratório são a base para o projeto na usina. Mas antes de desenvolver a planta final, são realizados testes em planta piloto de forma a fornecer dados de operação para a planta contínua; Comparar custos entre métodos alternativos; Comparar desenvolvimento do equipamento.
Com esses testes de planta piloto podem ser determinados dados como:
· Tamanho ideal das partículas na moagem, não podendo ser maior que 300 micrometros e para flotação o tamanho limite é de 5 micrometros para não gerar problemas de oxidação e nem outros efeitos de superfície.
· Quantidade de reagentes necessária e determinação dos pontos de adição dos mesmos.
· Densidade da polpa que vai ser importante na determinação do tamanho e da quantidade de células necessárias.
· Tempo de flotação que é o tempo necessário para separar concentrado e rejeito. O que vai depender muito do tamanho das partículas e dos reagentes utilizados. Esse tempo é o que vai determinar a capacidade da planta, pois a vazão da usina depende do tempo de flotação.
· Temperatura da polpa, que vai influenciar nas reações químicas.
· Características de corrosão da polpa para determinar os materiais usados nos equipamentos da planta.
· Tipo de circuito, que vai ser sempre o mais simples.
FINOS NA FLOTAÇÃO
A presença de finos gera dificuldades de uma flotação eficiente devido à:
· Pequeno diâmetro das partículas que dificulta a colisão com as bolhas, gerando uma velocidade de flotação muito lenta.
· Pequena massa das partículas, que tendem a acompanhar fluxo do líquido sendo desviadas e evitando colisão com as bolhas, inviabilizando a flotação.
Quando a flotação é de grossos, a presença de finos pode gerar problemas:
· Alta área superficial que aumenta o consumo de reagentes e com isso aumenta o custo de flotação; Maior rigidez da espuma, pois a presença de finos na película de líquido entre as bolhas gera espuma muito mineralizada e impede o rompimento das bolhas pós-descarregamento, dificultando o bombeamento subsequente.
· Dificuldade de contato entre partícula bolha.
· Maior viscosidade da polpa que interfere na estabilidade da espuma e no aumento do arraste hidrodinâmico
· Maior velocidade de oxidação, que pode gerar problemas na flotação de minérios sulfetados.
· Alta energia superficial, com adsorção não seletiva dificultando a seletividade do processo; As partículas finas apresentam maior hidratação de suas superfícies o que dificulta a adesão da bolha nessas partículas; maior solubilidade dos minerais que prejudica a ação do coletor, pois pode formar precipitados, ou então pode causar problemas de seletividade devido a ativação de minerais de ganga.
· A pequena massa das partículas pode gerar problemas como a baixa velocidade de sedimentação, que vai gerar arraste hidrodinâmico, contaminando o concentrado. E as partículas grossas tendem a retornar à polpa antes de remover a espuma pelo fato de ter maior velocidade de sedimentação, enquanto os finos permanecem em suspensão na água entre bolhas e são removidos por arraste.
MÁQUINAS DA FLOTAÇÃO
Funções das máquinas de flotação:
· Manter polpa em suspensão (geralmente pela agitação)
· Possuir sistemas de aeração da polpa (que vai mudar para cada equipamento)
· Promover coleta seletiva do mineral valioso pelo contato da partícula com a bolha
· Evitar muita turbulência próximo da camada de espuma para não perder interface da bolha com a polpa.
· Propiciar boas condições de transporte da polpa.
· Controlar nível da interface polpa e espuma.
Divididas em células mecânicas, pneumáticas e colunas de flotação.
PREPARO DA POLPA E CONDICIONAMENTO
Antes de ir para o equipamento de flotação, deve ser feita a preparação do material. Essa preparação começa na regulagem do tamanho das partículas de forma a garantir flotação mais eficiente. O limite máximo para flotação geralmente é de 0,5 mm e o mínimo é de 0,3 mm. Esse limite máximo é devido às limitações físicas das bolhas no carregamento das partículas. Já o limite mínimo se dá devido à alta área superficial de partículas muito finas, que se oxidam rapidamente ou geram o slime coating antes do condicionamento, tornando difícil a adsorção do coletor nas partículas.
Para eliminar essas partículas muito finas, é feita uma etapa de deslamagem antes do condicionamento para remover as lamas e reduzir consumo de reagente. Se for feita remoagem entre os estágios de flotação, deve-se fazer deslamagem novamente.
Os reagentes devem ser selecionados por uma análise cuidadosa, bem como os pontos em que eles serão adicionados. A adição desses reagentes deve ser suave e uniforme na polpa.
No tanque de condicionamento os reagentes vão ser adicionados cada um em um ponto diferente e em tempos diferentes, de acordo como tempo de condicionamento necessário para cada reagente. 
Os espumantes são adicionados no final ou já direto no equipamento pois ele não deve reagir com as partículas e sim com as bolhas. Além disso, não requer tempos de condicionamento muito longos. Se esse espumante for adicionado antes do tempo necessário, pode produzir uma espuma muito mineralizada durante a fase de condicionamento devido ao ar que entra, o que pode causar distribuição irregular do coletor.
A quantidade de agitação e a dispersão das partículas estão relacionadas com o tempo que as reações precisam para ocorrerem.
Normalmente os tanques de condicionamento são instalados entre as operações de moagem, normalmente depois da deslamagem. Mas quando o coletor precisa de um grande tempo de condicionamento, pode ser usado o moinho como condicionador, principalmente quando os coletores são oleosos e precisam ser emulsionados. Nesse caso, se o processo requisitar a adição de depressor e ativador, os mesmos também devem ser adicionados nos moinhos, pois precisam ser antes do coletor. A vantagem de fazer o condicionamento na moagem é que o coletor está presente no momento em que a nova superfície está sendo formada, antes de ocorrer oxidação. Mas a desvantagem está no controle da taxa de reagente, pois o moinho pode ter alta carga circulantes, podendo ocorrer condicionamento exagerado.
Os condicionadores são tanques agitados mecanicamente, que têm o objetivo de promover o condicionamento dos sólidos com os reagentes. 
O tempo de condicionamento varia para cada minério, mas normalmente é de 6 minutos.
No centro do agitador, há um cilindro com ar chamado draft tube, suspenso e suportado por tirantes para regular a sua altura. A polpa e o reagente são adicionadas por gravidade ou por bombeamento no centro do draft tube para otimizar a recirculação homogênea por todo tanque, garantindo o tempo de residência necessário. Os reagentes são adicionados em etapas para diminuir custos e gerar recuperações mais altas. 
O mais vantajoso é flotar em pH neutro ou alcalino, mas nem sempre é viável. Neste caso, a utilização de circuitos com pH ácido requer equipamentos especialmente construídos para resistir à corrosão. Dessa forma, o sucesso do processo vai depender do controle do pH.
Quando o reagente é sólido, ele pode ser adicionado por disco rotativo, vibratório ou de correias, mas o mais comum é ser reagente líquido.
Nas plantas mais modernas, o normal é adicionar os reagentes por meio de bombas dosadoras que são controladas remotamente das salas de controle.
CÉLULAS MECÂNICAS
São as máquinas de flotação mais comuns. Sua característica básica é a presença de um impelidorcom o objetivo de agitar a polpa e dispersar o ar na mesma.
São conjuntos de células mais horizontais em que o deprimido de uma alimenta a próxima célula em um fluxo contínuo. Podem ser abertas ou fechadas lateralmente e a espuma é removida por descarga ou por bombeamento.
Elas podem ser classificadas em cell-to-cell (Vertedouro entre cada compartimento) ou open-flow (Com passagem livre) quanto ao fluxo da polpa. Ou classificadas quando à aeração em supercharged (Recebem ar de sopradores ou compressores) ou self-aeration (usam depressão criada pelo impelidor para admissão de ar).
As células open-flow são mais vantajosas em relação as do tipo cell-to-cell devido à: Construção mais simples e barata; Facilidade de manutenção; Melhor suspensão das partículas grossas e maior capacidade.
Componentes das células mecânicas:
· Defletores verticais: Favorece uma maior retirada da espuma com redução da distância percorrida por ela, evitando circulação horizontal da espuma.
· Dispersor: Tem a função de regular o tamanho das bolhas de ar. Permite contato ideal das bolhas com as partículas, promovendo baixas turbulências na região de separação. Tem grande durabilidade e fácil manutenção.
· Saia dispersora: Responsável pela dissipação de energia da polpa na zona de flotação. Reduz turbulência dando estabilidade à superfície.
· Draft tube: tubo responsável pela recirculação de ar dentro da célula.
· Direcionador de espuma: Cone invertido usado para direcionar a saída de espuma para as calhas de transbordo.
· Descarga de flotado: sistema composto por calhas usadas para recolher o material flotado (espuma/transbordo).
· Válvula borboleta: tem a função de regular a vazão de ar no equipamento. A partir dessas válvulas o operador consegue controlar a vazão de ar que entra para regular o tamanho das bolhas.
· Rotor: Movimento giratório que gera a suspensão do sistema. Usado para recirculação da polpa dentro da célula, formação e dispersão das bolhas de ar, promovendo contato delas com as partículas e auto aspiração do ar.
O volume da polpa de cada célula é diretamente proporcional à taxa de alimentação e o tempo médio de residência. Então, esse tempo de residência da polpa na célula vai determinar o seu volume e a taxa de alimentação que vem da usina.
A quantidade de ar nas células geralmente é de 0,5 a 2 m³.
A interação dos líquidos na célula e o ar introduzido no rotor é o que vai gerar o tamanho e a distribuição das bolhas. A razão QVA/D3 é chamada de fluxo de ar.
Para um rotor de diâmetro e velocidade fixos:
1-Com taxas muito baixas de fluxo de ar (Razão <0,02) o ar entra no centro com um forte componente de velocidade para o exterior, devido à ação de bombeamento. Dessa forma, o tamanho e a quantidade de bolhas será pequeno.
2- Para taxas de fluxo de ar mais altas (Razão <0,05) formam cavidades por trás das pás, tornando-se cada vez maior com o aumento da taxa de ar. As bolhas vão se formar pela ruptura das bordas inferiores das cavidades, sendo que o tamanho e quantidade de bolhas aumenta.
3- Paras taxa de ar muito altas (Razão>0,05) "inunda" o rotor. Os espaços entre as lâminas são cegados, formando bolhas muito grandes.
A recuperação de qualquer mineral aumenta até um valor máximo de Rinfinito, não aumenta mais que esse valor. Portanto, não é viável deixar o material mais tempo no equipamento com o intuito de aumentar a recuperação, pois quando já atingido esse valor, geralmente não aumenta mais.
A partir do gráfico recuperação x tempo, a taxa de recuperação em um tempo t vai ser a inclinação da tangente à curva. Sendo que a taxa de recuperação em um t1 vai ser maior que em t2. Ou seja, no começo a recuperação aumenta mais rapidamente, e tende a diminuir o crescimento com o aumento do tempo até chegar no valor máximo e permanecer praticamente constante, sem aumentos a mais.
Fatores que afetam a taxa de flotação
*Velocidade de rotação: Um aumento na velocidade do rotor gera um aumento na vazão de ar, quebrando o ar não dissolvido em bolhas finas. Isso aumenta as constantes de velocidade de todas as partículas, gerando uma agitação tão intensa com turbulência severa até que rompe as bolhas contendo partículas adsorvidas, o que diminui as taxas de flotação.
*Fluxo de ar: Para uma determinada velocidade, com um aumento do ar injetado pelo rotor, o seu tempo de permanência na zona de cisalhamento diminui. Mesmo que essa concentração de ar aumente, o valor da constante de velocidade permanece a mesma.
*Tamanho das partículas: A probabilidade de colisão e adesão das partículas nas bolhas varia de acordo com o tamanho das partículas por: *Sua área projetada; *Sua inércia que irá reger se a partícula pode ou não cortar através das linhas de escoamento ao redor das bolhas;* A possibilidade de ser descoletada, mesmo quando a adesão tenha ocorrido pela turbulência; *a colisão pode distorcer as bolhas e alterar o tempo de contato partícula-bolha;* o efeito do tamanho das partículas sobre o tempo de indução. Esses efeitos físicos indicam que as partículas de tamanhos diferentes do mesmo mineral, sob mesmas condições química, têm constantes de velocidade diferentes.
Células de flotação Door-Oliver
Têm rotor posicionado no fundo e operam com ar comprimido.
Células de flotação Wemco
São retangulares e tem rotor elevado em relação ao fundo da célula e operam com ar auto aspirado.
CÉLULAS PNEUMÁTICAS
As células pneumáticas se diferenciam das mecânicas por não apresentarem impelidores para agitação, pois a agitação da polpa e a aeração são promovidas pela injeção de ar comprimido. Dessa forma, enquanto nas mecânicas o ar é induzido pelo próprio movimento, nas pneumáticas ele é introduzido.
São classificadas de acordo com o sistema de injeção de ar em máquinas com tela e sem tela. Nas máquinas com tela o ar é injetado na parte inferior do equipamento por meio de um fundo poroso. Já nas sem tela, o ar é injetado na parte superior do equipamento de modo a promover intensa circulação da polpa.
Outro tipo de célula pneumática são os separadores de espuma. Esses separadores são caracterizados pela alimentação da polpa condicionada na parte superior do equipamento, na camada de espuma e não na região da polpa como ocorre nas células mecânicas. Dessa forma, as partículas hidrofóbicas já ficam retidas na espuma, enquanto as hidrofílicas passam pela espuma e são descartadas no rejeito. Portanto, a alimentação vai ser filtrada na camada de espuma. Essa camada de espuma precisa ser mais espessa. 
As boas características do equipamento são devido ao fato de possuir uma grande interface ar-água na espuma; baixa turbulência e boa adesão das partículas nas bolhas. 
Os benefícios desses separadores de espuma: 
· É possível fazer a flotação de partículas relativamente grosseiras, desde que estejam liberadas e que permitam estabilidade da bolha. 
· Redução do consumo de energia devido ao favorecimento da cinética da flotação (Apenas as hidrofílicas vão se movimentar). 
· Redução dos custos de moagem para minérios que são liberados em malhas mais grossas, devido à possibilidade de flotação de partículas mais grossas.
COLUNA DE FLOTAÇÃO
A coluna de flotação convencional se diferencia da célula mecânica por apresentar certas características:
· Capacidade de gerar bolhas menores para haver maior coleta, pois aumenta a área superficial.
· Condições hidrodinâmicas de baixa turbulência, pois não há agitação e a alimentação é suave.
· Possibilidade de eliminação do material hidrofílico arrastado para a espuma através da adição de água de lavagem, garantindo maior seletividade.
Seção de coleta
Ocorre entre o ponto de geração das bolhas (aerador) na base da coluna e a interface polpa-espuma. Nessa seção há a coleta das partículas hidrofóbicas através do contato entre as partículas minerais que estão sedimentando por gravidade e as bolhas de ar em contracorrente que são geradas e distribuídas na parte inferior do equipamento.
Seção de limpeza
Compreendida entre a interface polpa-espuma e o transbordo da coluna. Nessa seção ocorre a limpeza do material flotadoprincipalmente pela ação de filtro da camada de espuma e da água de lavagem adicionada no topo da coluna através de chuveiros internos ou externos, proporcionando maior seletividade.
A coluna pode ser dividida em várias partes, exceto nas regiões de alimentação e injeção de ar. Essas divisões garantem a trajetória ascendente das bolhas de ar e descendente da polpa com sólidos. A quantidade de divisões vai depender do tamanho da coluna. Normalmente esse tamanho da coluna é de 12m de altura e até 3,5m de diâmetro. Pode ser circular ou quadrado, mas a forma circular é o mais comum.
Aeração
A aeração da coluna ocorre por meio de um sistema aspersor consistindo de um manifold que recebe o ar e distribui para os tubos borbulhadores (Spargers). Esses spargers são hastes perfuradas ao longo de seu comprimento ou com abertura frontal que permite a passagem de ar de forma a produzir pequenas bolhas.
As partes móveis desse borbulhador são projetadas de modo a facilitar sua remoção da coluna quando necessitar de manutenção, sem que seja necessário interromper a operação. Essa manutenção pode ser necessária devido ao entupimento devido as impurezas da água.
Água de lavagem
A água de lavagem é adicionada na parte superior da coluna por meio de dispersores, visando permitir uma distribuição de água adequada no interior da camada de espuma. Ela possui duas funções: Eliminar partículas arrastadas pelo fluxo ascendente erroneamente; e estabilizar a espuma, por manter a bolha hidratada de forma a impedir que ela se rompa.
Os distribuidores de água podem ser internos ou externos. O externo é instalado acima da camada de espuma e apresenta vantagens de estar protegido por partículas sólidas e de permitir a sua inspeção visual durante a operação. Já os distribuidores internos, são instalados abaixo do transbordo de espuma (de 10 a 20 cm abaixo) e apresenta a vantagem de ser mais eficiente em termos de estabilização da espuma e produzir um material flotado com maior concentração de sólidos. Mas como desvantagens tem-se a inspeção difícil, entupimento dos orifícios, sendo necessário fazer uma manutenção mais frequente que nos externos, e parte da área transversal da coluna é obstruída.
Aeradores
Os aeradores são considerados geradores de bolhas eficiente quando capazes de gerar bolhas de 0,5 a 2 mm de diâmetro com velocidade superficial de ar de 1 a 3cm/s. Eles são classificados em internos e externos. Os internos podem ser rígidos (cerâmica, aço sinterizado ou polipropileno microporoso) e flexíveis (borracha perfurada e tela de filtro). A principal desvantagem do interno é o entupimento. Já os aeradores externos, são aqueles onde a água e o ar sob pressão ou polpa e ar são misturados e injetados na coluna. A principal vantagem é a possibilidade de remoção, inspeção e substituição dos injetores com a coluna ainda em operação. Mas são de difícil operação e podem apresentar entupimento devido à obstrução dos furos das lanças pelas impurezas da água. 
Os aeradores que utilizam ar e água vêm entrando em desuso e são substituídos por aqueles que utilizam somente ar. Neste aerador, há um tipo de lança com um único orifício na sua extremidade para saída de ar a uma velocidade próxima à do som, dispensando o uso da água.
Terminologia
Hold up: é o volume ocupado por uma das três fases (sólido, líquido ou gasoso) em um dado ponto da coluna.
Velocidade superficial: É a relação entre vazão volumétrica e a área da seção transversal da coluna.
Velocidade intersticial: é a relação entre vazão volumétrica de uma fase por unidade de área disponível para esta mesma fase.
Velocidade relativa: é a velocidade resultante entre duas fases distintas e é obtida pela soma ou diferença das velocidades de cada fase.
Bias: fração da água de lavagem adicionada no topo da coluna que flui pela zona de limpeza. É quantificada pela diferença entre o fluxo de água do afundado e o fluxo de água na alimentação. O bias pode ser positivo ou negativo, sendo considerado positivo quando o fluxo de agua no afundado é maior que o fluxo de água na alimentação.
Capacidade de carregamento: é a maior vazão mássica de sólidas que pode ser carregada por área de transbordo da coluna. Essa capacidade pode ser determinada experimentalmente mantendo-se as condições operacionais da coluna constantes e variando a sua taxa de alimentação de sólidos até atingir um valor máximo de material flotado.
Capacidade de transporte: é a vazão mássica de sólidos descarregada por área de transbordo da coluna em uma dada condição operacional. Nas colunas industriais de grande porte a capacidade de transporte deve ser no máximo igual a um terço da capacidade de carregamento.
Capacidade de carga: maior vazão mássica de sólidos flotada por unidade volumétrica de ar.
Convenção de fluxos: são positivos os fluxos descendentes de sólido e líquido e ascendente de ar.
Altura da camada de espuma é uma variável importante na seletividade do processo. Geralmente são de 0,5 a 1,5m. Essa camada é dividida em três seções. A primeira é o leito de bolhas expandidas, que ocorre acima da interface polpa-espuma e é resultado de choques das bolhas com a interface, gerando ondas de choque que vão causar coalescência das bolhas formando esse leito de bolhas expandidas. A outra seção é o leito de bolhas empacotadas que vai desde o topo da primeira seção até o ponto de introdução de água de lavagem. Embora o ainda haja um conteúdo de líquido elevado, verifica-se uma coalescência moderada das bolhas, causada pelo movimento das bolhas maiores que atravessam a camada de espuma, ainda com formato esférico. A terceira seção é a espuma de drenagem convencional que ocorre acima do ponto de introdução de água de lavagem. O conteúdo de líquido é menor que 20% e as bolhas apresentam forma hexagonal.
Algumas variáveis de controle operacional:
· Granulometria do minério- partículas com granulometria diferente apresentam comportamento diferente com relação à adsorção dos reagentes; à coleta e adesão às bolhas de ar; ao transporte do agregado partícula-bolha para a espuma e à descoleta. Sendo que a colisão (contato entre partícula e bolha) é favorecida pelo aumento do tamanho das partículas. A adesão que é determinada pelo grau de hidrofobicidade e pelo tempo de indução e depende das características físico-químicas da superfície mineral, da dosagem do coletor e seu poder de adsorção. Quanto maior a área superficial das partículas, menor a disponibilidade do coletor para adsorção, reduzindo a área superficial recoberta pelo mesmo. Quanto à estabilidade, a flotação das partículas ocorre em função das forças que atuam sobre o agregado partícula-bolha, que são elas a força gravitacional, empuxo, capilaridade, compressão e cisalhamento. Quando a resultante dessas forças é ascendente, ocorre o transporte do agregado até a superfície. Outro fenômeno é a levitação, que após a formação do agregado estável, a próxima etapa necessária é seu transporte através da polpa até a espuma. Dessa forma, bolhas pequenas terão força de empuxo na água suficiente para transportar partículas da ordem de 0,3 mm. Já bolhas maiores são capazes de transportar partículas maiores. Entretanto, elas podem também ser transportadas pela ação de um conjunto de bolhas com diâmetros de 0,4 a 0,5 mm.
· Taxa e percentual de sólidos na alimentação- O controle da estabilidade da taxa de alimentação e da densidade da polpa é importante para ajuste das variáveis como dosagem dos reagentes, nível da coluna e taxa de adição de ar. Uma alta taxa de densidade da polpa dificulta a fluidez das bolhas no interior das colunas e gera um fenômeno que provoca a junção das pequenas bolhas de ar em grandes bolhas (coalescência). Isto gera a perda de área da coleta de material hidrofóbico e turbulência no processo de flotação. Uma porcentagem de sólidos elevada pode permitir o risco de entupimento das colunas, sendo o ideal uma porcentagem de 5 a 55%.
· Preparação e dosagem de reagentes- Uma combinação ideal de dosagem dos reagentes leva ao melhor desempenho de retirada de ganga parao rejeito e recuperação dos minerais de interesse para o concentrado.
· Espessura da camada de espuma- é uma das variáveis mais importantes na flotação e afeta diretamente a estabilidade das bolhas para que as mesmas não estourem, a velocidade de transporte do material flotado e a recuperação. Uma camada muito espessa gera aumento da densidade na espuma dificultando sua fluidez para a calha de rejeito, e também um aumento de pressão na parte inferior da camada de espuma provocando coalescência de bolhas, causando deslocamento do material flotado e turbulência no processo. Já uma camada pouco espessa ou sem camada de espuma, as bolhas são instáveis e estouram, desprendendo o material flotado e causa dificuldade de obtenção da especificação de teor, além disso gera alto teor de material útil no rejeito e perda de recuperação. O instrumento mais efetivo para medir a espessura da camada de espuma é o medido de nível ultrassônico com apoio de uma boia.
· Água de lavagem- Uma pequena adição de água sobre a camada de espuma eleva a fluidez e facilita seu escoamento para a calha de overflow.
· Vazão e pressão de ar- A vazão de ar- uma vazão abaixo do necessário não flota a quantidade desejada de mineral útil, aumentando a carga circulante do material. Já uma vazão acima da necessária provoca perda de recuperação, porque arrasta a fração fina de minerais de ganga e pode provocar turbulência. Pressão de ar- afeta diretamente o tamanho da olha produzido no interior das colunas. Uma pressão adequada no manifold é de 4,5 bar. Um gerador de bolhas eficiente é aquele capaz de gerar bolhas de 0,5 a 2 mm de diâmetro com velocidade superficial entre 1 e 3 cm/s e hold up do ar de 15 a 20%. Uma pressão de ar abaixo da faixa favorece a formação de grandes bolhas. Sendo essa pressão alterada pela regulagem da abertura dos borbulhadores ou pelo desgaste das suas ponteiras. Por isso há a necessidade de inspeção semanal dos borbulhadores.
Hold up do gás: É a fração do gás na mistura gás-líquido ou gás-polpa. A velocidade superficial do ar é definida pela razão entre a vazão de ar nas condições CNTP e a área da seção transversal da coluna. Essa velocidade superficial de ar máxima que pode ser utilizada em uma coluna está limitada por: Perda de bias positivo, pois um aumento da velocidade superficial acarreta uma elevação no valor do hold up do líquido na espuma. Isto se dá pelo aumento do arraste de líquido da zona de concentração para a de limpeza com o aumento da vazão de ar. Perda do regime de fluxo, pois um aumento da velocidade superficial do gás pode acarretar a mudança do regime de fluxo da coluna de pistão para turbulento. Isto ocorre porque a turbulência ocasionada na polpa é pelo excesso de ar, assim o fluxo turbulento é caracterizado pela formação de bolhas grandes. Perda da interface, pois ao aumentar a velocidade do ar, o hold up aumenta na polpa e diminui na camada de espuma até atingir valores iguais de hold up nas duas zonas. Quando isso ocorre há formação de espuma em toda coluna e perda da interface. Insuficiência do aerador, pois o projeto do aerador prevê a operação com uma dada vazão e para velocidade superficiais de ar maiores, o aumento de vazão pode acarretar o alargamento dos orifícios das lanças ou ainda a geração de bolhas maiores.
 Redução do tamanho das bolhas: Bolhas pequenas melhoram o rendimento metalúrgico da coluna. Uma redução da velocidade superficial do gás para diminuir o tamanho das bolhas acarreta uma redução da capacidade de transporte. Isso pode prejudicar o rendimento do processo se o mesmo for controlado por esta variável. O tamanho das bolhas é controlado pela vazão de ar no equipamento.
Tempo de residência: é um dos fatores que afetam tanto o teor como a recuperação mássica. Em que quanto maior o tempo de residência maior a recuperação mássica e menor a recuperação de teor. Nas células mecânicas, o tempo de residência dos sólidos vai ser o mesmo da polpa, podendo ser estimado a partir da taxa de alimentação dos sólidos e do volume das células. Na coluna, por não tem agitação mecânica e por ter uma altura maior que o diâmetro, o tempo de residência da polpa e dos sólidos podem ser diferentes, mas há uma vantagem da coluna devido à essa altura maior, pois isso aumenta a área de recuperação, aumentando a coleta. Dessa forma, o tempo de residência da polpa na coluna pode ser estimado pela relação entre volume da zona de recuperação e a taxa volumétrica do rejeito. O tempo de residência dos sólidos é em função da taxa de sedimentação e por isso pode ser menor que o da polpa, principalmente quando as partículas são grossas. Já quando as partículas são finas, o tempo de residência é bem semelhante ao da polpa. Assim, deve-se fazer o controle da granulometria também para a questão da taxa de sedimentação, influenciando no tempo de residência. Tempo de residência ideal é aquela que permite o contato efetivo entre partículas hidrofóbicas e bolhas. Sendo que quanto maior o tempo maior a chance de coleta. Um tempo maior que o ideal favorece a adesão de partículas menos hidrofóbicas nas bolhas, aumentando a recuperação, mas há prejuízo na qualidade do concentrado, pois há mais chance de ir partícula mista. Já quando os tempos são menores que o ideal, apenas as partículas mais hidrofóbicas (maior cobertura da superfície dos reagentes) são coletadas pelas bolhas, resultando num concentrado com bolhas mais limpas e de baixa recuperação. Para isso, quando o tempo é baixo, precisa de uma maior quantidade de bolhas. 
Limitações da velocidade superficial de água de lavagem: 
· Se o fluxo de água de lavagem gera um bias maior que 0,3 cm/s aumenta a mistura na camada de espuma.
· Uma velocidade superficial >0,4 aumenta a recirculação de líquido e coalescência das bolhas devido a mudança do regime de fluxo. Assim, a água de alimentação pode ir para a espuma e diminuir o teor do concentrado.
· Uma vazão da água de lavagem elevada aumenta o consumo de água e dilui o concentrado dificultando os processos posteriores de espessamento e filtragem. 
· O aumento da velocidade superficial reduz o tempo de residência na zona de coleta que faz com que haja perda da recuperação da coluna.
Valor adequado de vazão da água de lavagem: 
· Velocidade de ar mais baixa
· O ponto de local de adição;
Para estimar a densidade da bolha mineralizada foram utilizadas as hipóteses: 
· Partículas são pequenas em relação à bolha; 
· Cada partícula ocupa certo diâmetro da superfície da bolha; 
· Bolhas conseguem carregar certa fração de material.
Baffles
Utiliza-se nas colunas alguns defletores internos, que são interceptos na espuma e na zona de coleta para promover melhor contato entre polpa e ar, uma boa distribuição de água de lavagem e evitar recirculação de material. Essas divisórias internas diminuem o espaço dentro da coluna, mas aumenta a chance de coleta. Pode haver algumas ranhuras para favorecer a formação de ar.
Função dos baffles: 
· Gerar bolhas pequenas com distribuição uniforme pelo choque do fluxo de ar com as placas.
· Aumentar o comprimento da seção de recuperação acarretando num aumento da probabilidade de contato e coleta das partículas hidrofóbicas.
· Reduzir mistura da polpa proporcionando regime laminar na região de contato e coleta das partículas.
· Produzir uma camada de espuma com altura elevada em função do efeito de capilaridade entre as placas, para eliminar finos arrastados na fração flotada.