Relatório Prática de Flotação

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
CURSO: Engenharia Metalúrgica - 6º período 
DISCIPLINA: Laboratório de Beneficiamento de Minérios 
PROFESSOR: Manoel Robério Ferreira Fernandes 
ALUNOS: Hállef Müller, Jonathan Roger, Otávio Augusto, Raiki Marques, Raquel Campello, 
Victor Augusto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FLOTAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 DE MAIO DE 2016 
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Sumário 
INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 3 
DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO ............................................................................. 3 
VARIÁVEIS DO PROCESSO ...................................................................................... 4 
O Uso da Água ........................................................................................................ 4 
Preparação da Amostra ........................................................................................... 4 
Preparação dos Reagentes ..................................................................................... 5 
Condicionamento ..................................................................................................... 5 
Diluição da Polpa ..................................................................................................... 5 
Adição de Reagentes ............................................................................................... 6 
Controle do pH ......................................................................................................... 6 
Tempo de Flotação .................................................................................................. 6 
OBJETIVO................................................................................................................... 7 
DESENVOLVIMENTO ................................................................................................ 7 
1. Flotação do Talco .............................................................................................. 7 
2. Flotação Reversa da Hematita .......................................................................... 9 
Tabela 1: Peneiramento da Hematita....................................................................... 9 
Gráfico 1: Peneiramento Hematita 10Hz – 10min .................................................... 9 
CONCLUSÃO ............................................................................................................ 11 
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 13 
 
 
3 
 
INTRODUÇÃO 
 O interesse industrial pela técnica de flotação teve inicio por volta de 1920. 
Após alguns desenvolvimentos importantes, o uso dessa técnica intensificou-se e 
consolidou-se, sendo hoje predominante na área de concentração de minérios 
(Fuerstenau, 2007; Lynch, 2007). Afora sua aplicação na indústria mineral, a flotação 
tem sido utilizada em outras áreas como: 
 
 Remoção de poluentes diversos (óleo, gorduras, metais pesados, etc.); 
 Reciclagem (plásticos e papel, entre outros); 
 Recuperação de água para uso doméstico. 
 
 Considerando-se que cada minério tem as suas peculiaridades, torna-se 
essencial que a aplicação industrial da flotação seja antecedida de um estudo em 
laboratório, para definir a influência das diversas variáveis no processo (Fuerstenau, 
2003). 
DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO 
 
 Os testes são realizados em equipamentos simples, conhecidos como célula 
(ou máquina) de flotação (Figura 1), que consistem em um sistema dotado de 
agitação e aeração, o qual utiliza um recipiente (cuba), em geral de vidro, alumínio 
ou acrílico, com formato e volume variados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Desenho ilustrativo de uma célula convencional para flotação de minério. 
 
 O sistema de agitação é constituído por um motor que aciona, por meio de 
correias, um tubo vertical oco que termina com uma hélice (impulsor). As células de 
flotação possuem uma grande variedade de modelos de hélices possibilitando a 
geração de diferentes sistemas hidrodinâmicos. Esses equipamentos são projetados 
de modo a operar em regime turbulento na região inferior, no qual devem ocorrer os 
choques bolha-partícula e, em regime laminar, na parte superior, na qual não deve 
haver perturbações que possam ameaçar a integridade das bolhas. 
 A agitação tem a função de manter as partículas em suspensão e promover o 
contato bolha-mineral. A intensidade da agitação deve ser controlada com cuidado 
para evitar perdas. Uma agitação baixa provoca a sedimentação de partículas, por 
4 
 
outro lado, uma agitação excessiva provoca a quebra de bolhas antes de atingir a 
superfície da célula, em consequência, diminui a eficiência do processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Célula de flotação do laboratório de minério. Autor: Victor Augusto 
 
 A aeração no interior da célula é obtida pela introdução de um fluxo de ar na 
parte superior do sistema. O fluxo de ar passa internamente pelo tubo vertical oco 
que está ligado ao sistema de agitação, saindo em aberturas situadas próximas a 
um dispersor, cuja função é promover a geração de bolhas pequenas. 
 A aeração tem a função de abastecer a polpa com bolhas que são 
responsáveis pelo transporte das partículas hidrofóbicas. Quanto maior a superfície 
específica das bolhas, maior a probabilidade de contato com as partículas e, 
consequentemente, maior a eficiência do processo de flotação. 
VARIÁVEIS DO PROCESSO 
O Uso da Água 
 A composição química da água utilizada pode ter um efeito significativo nos 
resultados da flotação, já que as diferentes espécies iônicas da suspensão aquosa 
podem interferir na ação dos reagentes ou modificar a carga elétrica das partículas, 
de modo a dificultar o controle do processo. 
 
Preparação da Amostra 
 A distribuição granulométrica da amostra usada na flotação de laboratório 
deve ser o mais similar possível à da amostra de alimentação da planta industrial. A 
presença de finos tem diversas consequências nos resultados, como: maior 
consumo de reagentes, maior contaminação do concentrado, menor velocidade de 
5 
 
flotação, etc. Isso significa que uma distribuição granulométrica diferente pode 
acarretar distorção nos resultados. A granulometria de moagem está relacionada ao 
grau de liberação do mineral útil e ao teor que deve ter o concentrado. 
 Nas operações industriais, a flotação, geralmente, é aplicada na faixa 
granulométrica desde 0,6 mm até pouco menos de 20 μm, dependendo da 
densidade e complexidade do minério. A eficiência do processo torna-se menor 
quando o mesmo é aplicado às faixas granulométricas mais finas. 
 O estoque prolongado de amostras moídas pode causar a oxidação 
superficial das partículas, de modo a alterar o seu comportamento na flotação. Esse 
fato é comum na flotação de minérios sulfetados, para os quais se recomenda que a 
flotação seja realizada logo após a moagem da amostra. 
 
Preparação dos Reagentes 
 O sistema de reagentes e a quantidade usada na flotação são sempre objeto 
de estudo. Além de ser um fator determinante na eficiência do processo, 
corresponde à maior parcela do custo operacional das unidades industriais de 
flotação. 
 Deve ser lembrado que, na prática industrial, o sistema de reagentes sofre 
alterações contínuas em decorrência da própria modificação na composição 
mineralógica do minério e da necessidade de otimização do processo. 
 
Condicionamento 
 A etapa de condicionamento tem a função de promover o contato dos 
reagentes com as superfícies dos minerais. A adsorção pode ser monitorada pela 
variação do potencialzeta das partículas ou pela determinação da variação da 
concentração do reagente na polpa. 
 Em laboratório, o condicionamento costuma ser feito na própria célula, 
mantendo-se fechada a entrada de ar. A adição de cada reagente é seguida de um 
período de agitação próprio, em função do condicionamento programado. 
 Em cada caso, deve-se estudar a conveniência da adição isolada ou da 
adição conjunta de dois ou mais reagentes. 
 
Diluição da Polpa 
 Entende-se por diluição a relação entre a massa de minério e de água, 
expressa sobre a forma de percentagem de sólidos na polpa. 
 A diluição é determinada em função do tipo de minério, de sua granulometria 
e da tolerância em termos de contaminantes no concentrado. Nos casos de minérios 
grossos e/ou de maior tolerância com relação à seletividade, é possível o uso de 
percentagens de sólidos mais elevadas. 
 Por outro lado, quanto maior for o conteúdo de finos e de materiais argilosos 
do minério e/ou as exigências com relação ao teor do concentrado, deve-se usar 
polpas cada vez mais diluídas. Isso decorre do fato de as partículas finas serem 
suscetíveis ao arraste hidrodinâmico e, consequentemente à contaminação do 
concentrado (Barbery et al., 1986). 
 
6 
 
Adição de Reagentes 
 Os reagentes são usados em pequenas quantidades, tornando-se necessária 
a sua diluição para facilitar o controle preciso da quantidade adicionada, que pode 
ser medida em pipetas ou béquer graduados. 
 O coletor costuma ser utilizado na forma de sal. A saponificação ou 
neutralização de um ácido-graxo ocorre da sua reação com uma base inorgânica. 
Geralmente, usa-se o hidróxido de sódio ou de potássio, conforme ilustrado na 
reação da Equação [1]. 
 
RCOOH + NaOH RCOONa + H2O [1] 
 
 As aminas são utilizadas sob a forma de sais solúveis. O ácido acético e o 
ácido clorídrico são os mais usados para neutralizar a base orgânica. Uma das 
razões da preferência é a atividade praticamente nula dos ânions liberados, o que é 
importante para o controle do processo. 
 A adição é feita de forma escalonada, considerando-se o tempo de 
condicionamento necessário a cada reagente. Inicialmente, adicionam-se os 
modificadores (regulador de pH, dispersante, depressor, ativador, etc.), em seguida, 
o coletor e, por último, o espumante. Em alguns casos, mais de um modificador 
pode ser adicionado ao mesmo tempo. 
 
Controle do pH 
 O pH da polpa pode influenciar a: 
 
 Carga elétrica superficial das partículas (as espécies OH- e H+ são 
determinantes de potencial para a maioria dos minerais); 
 Ação dos reagentes e o estado de dispersão da polpa; 
 Ação das espécies químicas presentes na água de processo. 
 
 Portanto, o pH pode ter uma influência fundamental, tornando-se mais 
evidente nos sistemas que utilizam coletores que se adsorvem fisicamente, como as 
aminas (Ralston, 2007). 
 Para o controle do pH, utilizam-se os reguladores (ácidos e bases), devendo-
se usar medidores de pH precisos e calibrados para garantir a consistência dos 
resultados. 
 Quantidades excessivas de reguladores para obter um determinado valor do 
pH, indicam a existência de sais solúveis na polpa. 
 
Tempo de Flotação 
 Considera-se como “tempo de flotação” o período em que o minério 
permanece na célula sob ação da agitação e da aeração. Nas células de laboratório, 
o controle do tempo de flotação é absolutamente preciso já que todas as partículas 
não flotadas permanecem na célula até o momento em que a mesma é desligada. 
Nos circuitos industriais, no entanto, o tempo de flotação está relacionado ao volume 
útil do banco (conjunto de células). 
 Na verdade, obtém-se um tempo médio de permanência, com algumas 
partículas podendo passar rapidamente pelo circuito e outras permanecendo por 
7 
 
longo período. O tempo de flotação tem grande influência tanto no teor como na 
recuperação do mineral de interesse (Thompson, 2002). 
OBJETIVO 
 
1. Verificar a adequação granulométrica do minério 
2. Determinar a densidade 
3. Preparar a solução de amido estabilizado com NaOH 
4. Promover a ambientalização dos reagentes 
5. Separar o flotado do afundado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Reagentes para a flotação. Autor: Victor Augusto 
DESENVOLVIMENTO 
 
1. Flotação do Talco 
 
 Sendo o talco um mineral naturalmente hidrofóbico, os coletores utilizados na 
flotação direta são todos hidrocarbonetos da família do óleo diesel. Neste caso 
exige-se o uso de agentes espumantes. Enquanto usualmente trabalha-se com 
dosagens de coletor desde 100 a 1000 g/t, as dosagens dos agentes espumantes 
vão de 10 até 150 g/t, dependendo do tipo de minério processado, qualidade da 
água industrial, temperatura e características do circuito (recirculação de rejeitos, de 
concentrados etc.) (McHardy, 1972; Manser, 1975; Chander, et al., 1975; Arbiter, et 
al., 1975, Rau, 1985). 
 Os principais agentes espumantes utilizados em circuitos industriais de 
flotação são os derivados do ácido cresílico (cresol, óleo de pinho etc.) e também os 
reagentes sintéticos, como os álcoois e os nonil-fenol (etoxilados ou não). 
 O pH natural da polpa próximo da neutralidade tem sido adotado como 
padrão para a flotação. Entre os coletores, podem ser mencionados as aminas 
primárias, xantato de potássio e ácidos graxos. 
8 
 
 Querosene e óleo de pinho ou Flotanol têm sido a combinação mais indicada 
para a flotação de talcos foliados, enquanto que as aminas graxas, por serem 
coletores mais poderosos, têm sido indicadas para talcos fibrosos (Sutherland e 
Wark, 1955; Glembotsky e Klassen, 1972; Kho e Sohn, 1989). 
 As principais impurezas do talco são serpentina, dolomita, magnesita, 
calcário, tremolita, clorita, óxidos de ferro etc. Para deprimir essas impurezas, têm 
sido usados amido, quebracho e silicato de sódio (Fuerstenau, 1962; Leja, 1979; 
Wills, 1985; Andrews, 1986). 
 Pesquisas têm apontado uma rota diferente da convencional: o uso de 
carboximetilcelulose pode levar a uma depressão do talco. Se a ganga for 
carbonatada, a flotação reversa pode ocorrer pela ação de coletores constituídos por 
ácidos graxos em pH alcalino. Se a ganga for silicatada, a literatura recomenda 
flotação catiônica em pH neutro ou moderadamente alcalino com aminas graxas 
(Gomes, 1988). 
 
1.1. Procedimento Flotação do Minério Talco misturado ao quartzo 
 
 Como o Talco é aerofílico, não há a necessidade de colocar agentes coletores 
nem depressores no processo de flotação. 
 Colocou-se 2L de água em uma cuba com 150 gramas de minério de Talco. 
 Acrescentou uma pequena quantidade do óleo de pinho (agente tensoativo) e 
deixou um tempo em espera para o condicionamento. 
 Ligou-se o ar comprimido para promover a aeração da mistura e observou-se 
a coleta do flotado nas bandejas laterais da máquina de flotação. 
 
 
Figura 4 e 5 – Flotação do Talco. Autor: Victor Augusto 
9 
 
2. Flotação Reversa da Hematita 
 Mediu-se o volume da cuba de concentração de bancada Células Denver: 
750ml 
 Preparou-se 100g de minério de hematita 
 Realizou peneiramento para garantir granulometria abaixo de 300µm 
Tabela 1: Peneiramento da Hematita 
Peneiras (µm) Massa 
Retida(g) 
Retido 
Simples (%) 
Retido 
Acumulado (%) 
Passante 
Acumulado (%) 
600 0 0 0 100 
300 8 8 8 92 
75 54 54 62 38 
45 36 36 98 2 
<45 2 2 100 0 
TOTAL 100 
 
Gráfico 1: Peneiramento Hematita 10Hz – 10min 
 
D80 Encontrado: Partículas com aproximadamente 0,21mm 
 
 Calculou-se a densidade do minério utilizando uma proveta 
o Volume 100ml 
o Massa 170g 
o Densidade encontrada: 1,76g/ml 
 Preparou-se 160g de minério e colocou em uma cuba com 480ml de água. 
 Fez-se o condicionamento por aproximadamente 5min para promover a 
homogeneização. 
 Colocou 10ml de amido de milho gelatinizado comNaOH que irá interagir com 
a hematita. Como faremos uma flotação reversa, o quartzo será flotado. 
 Colocamos a amina que irá interagir com o quartzo deixando-o aerofílico 
 Ligamos o ar comprimido 
0
20
40
60
80
100
120
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65
P
as
sa
n
te
 A
cu
m
u
la
d
o
 (
%
) 
Peneiras (mm) 
10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6: Inicio da flotação do minério 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7: Coleta do Quartzo flotado 
 Na flotação da hemática vimos que a espuma não estava saindo apenas na 
cor branca, mas também apresentava coloração vermelha. Isto indica que parte da 
hematita estava sendo flotada junto com o quartzo, algo que é indesejável. Nesta 
situação foi preciso ajustar a pressão de ar comprimido e a rotação do agitador. 
 
11 
 
CONCLUSÃO 
 
 Para que haja o processo de flotação, as partículas de interesse devem se 
tornar Hidrofóbicas. A hidrofobicidade é a incapacidade de se molhar. 
 Na natureza são poucos os minerais que possuem essa característica 
naturalmente, sendo que para a maioria dos outros minerais, alguns produtos 
químicos (reagentes) devem ser adicionados a polpa e assim, ativar essa 
propriedade. Esses reagentes são denominados coletores. Eles reagem 
superficialmente por meio de um recobrimento superficial de adsorção e sem reagir 
quimicamente com as partículas minerais. 
 Na maioria dos processos, para aumentar a seletividade, há o emprego de 
algumas substâncias de origem orgânica ou inorgânica. Essas substâncias são 
denominadas reguladores e as mesmas têm várias utilidades, tais como: controlar a 
dispersão das partículas na polpa, controlar o PH da polpa, tornar mais seletiva a 
ação coletora, etc. 
 Com os reagentes e reguladores aplicados na polpa, a hidrofobicidade das 
partículas de interesse são ativadas. Mas para que ocorra o processo de flotação, a 
polpa deverá ser preenchida com bolhas de ar (espuma) e assim as partículas 
ligam-se ao ar e deslocam-se para a superfície ocorrendo o processo de flotação. 
 Para que essa adesão ocorra é necessário que a espuma esteja estável, para 
isso é utilizado outro reagente denominado espumante. O espumante deixa a 
espuma consistente, estável e adequada às finalidades do processo. 
 Para concluir, gostaria de citar trechos de um artigo a respeito do futuro dos 
processos de flotação do Professor José Farias de Oliveira, Titular da Escola 
Politécnica da UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Departamento de 
Engenharia Metalúrgica e de Materiais: 
 “É indiscutível a tendência de aumento acentuado da demanda mundial de 
metais e outros bens minerais como consequência da diminuição da exclusão social 
no mundo. 
 Alguns países como a China e a Índia têm aumentado acentuadamente o 
consumo de produtos de origem mineral nas últimas décadas. Estas considerações 
corroboram a necessidade de ampliação da escala da produção mineral no mundo. 
 No entanto, não seria uma abstração afirmar que as reservas futuras de 
minerais, por sua complexidade, apresentarão problemas sérios de processamento. 
Sem dúvida, estas reservas apresentarão teores muito mais baixos. 
 Além disso, os tamanhos de grão nos minérios tendem a diminuir e o 
processamento de partículas ultrafinas passará a ser um elemento complicador. 
Supondo-se que, no quadro acima descrito, o processo de flotação passasse a ser 
inadequado, qual seria a alternativa? 
 Simplesmente não existem alternativas propostas com perspectivas de 
sucesso. Não existe um processo alternativo vislumbrado para um horizonte de 
algumas décadas. Os primeiros trabalhos sobre floculação seletiva nos anos setenta 
criaram, de fato, uma grande expectativa. No entanto, este processo logo se 
mostrou de aplicabilidade limitada. 
 Desta forma, a solução para os problemas previsíveis, até mesmo no longo 
prazo, ainda parece ser o aprimoramento do processo de flotação. 
 Seria possível imaginar algum processo que já partisse do princípio de que as 
partículas finas hidrofóbicas, estando já recobertas de nanobolhas, poderiam ser 
separadas das demais sem introdução de ar no sistema? 
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 Com o objetivo de enfrentar de fato os principais desafios na área de flotação, 
poderia ser implantada no País uma série de projetos temáticos estruturados, 
projetos de porte médio, a serem desenvolvidos por grupos de instituições, cada 
uma dedicando-se a um aspecto envolvendo inovações na área de pesquisa em 
questão. 
 Estes subprojetos poderiam abordar problemas relativos à realidade 
brasileira, com interesse aplicado. Porém, deveriam enfocar também as questões 
fundamentais envolvidas no processo, objetivando aprimorar o conhecimento e 
buscar a excelência do Brasil neste setor. Este tipo de projeto poderia também 
contemplar o apoio para deslocamento e participação de pesquisadores isolados 
para algum dos centros diretamente envolvidos na pesquisa. As ações de 
intercâmbio e colaboração visariam criar também condições para a obtenção de 
melhores resultados.” 
 
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BIBLIOGRAFIA 
 
 FERRAN, Axel Paul Noel de, A mineração e a Flotação no Brasil: Uma 
Perspectiva Histórica, 2007, DNPM. 
 SAMPAIO, Alves João, FRANÇA, Silvia Cristina Alves, BRAGA, Paulo 
Fernando Almeida, Tratamento de Minérios: Práticas Laboratoriais, Centro de 
Tecnologia Mineral-Ministério da Ciência e Tecnologia, Rio de Janeiro 2007. 
 PONTES, Ivan Falcão, ALMEIDA, Salvador Luiz Matos, Rochas & Minerais 
Industriais: Usos e Especificações, Centro de Tecnologia Mineral - Ministério 
da Ciência e Tecnologia, Rio de Janeiro 2005.