FLOTADOR (1) (1)

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7-FLOTADOR 
 
7.1-INTRODUÇÃO 
 
A flotação é uma técnica de separação de misturas que consiste na introdução de 
bolhas de ar a uma suspensão de partículas. Com isso, verifica-se que as partículas aderem às 
bolhas, formando uma espuma que pode ser removida da solução separando seus 
componentes de maneira efetiva. O importante nesse processo é que ele representa 
exatamente o inverso daquele que deveria ocorrer espontaneamente: a sedimentação das 
partículas. A ocorrência do fenômeno se deve à tensão superficial do meio de dispersão e o 
ângulo de contato formado entre as bolhas e as partículas. [1] A probabilidade de contato 
bolha/partícula depende diretamente da coalescência, que quanto menos ocorrer menor será o 
tamanho da bolha. A coalescência, que é a união de uma ou mais parcelas de uma fase, pode 
ser evitada adicionando espumantes ao sistema. A escolha do espumante influencia nas 
características das bolhas, cujo controle é de fundamental importância para a otimização do 
processo. [2] 
Para aplicações industriais existem dois tipos básicos de flotação: flotação por ar 
dissolvido, com microbolhas; e flotação por ar disperso, com bolhas maiores, para arraste de 
partículas de maior facilidade de remoção. A eficiência da flotação depende da relação 
ar/sólidos e tamanho da bolha. Quanto maior a quantidade de ar e menor o tamanho da bolha, 
mais eficiente é a flotação. [3] 
Os flotadores são usados como pré-tratamento da água e efluentes para redução de 
carga orgânica (DBO), pré-separação de resíduos minerais, vegetais e orgânicos, recuperação 
de óleos emulsionados, fibras de papel, efluentes de curtumes, refino de óleo, conservas, 
lavanderias, recuperação de lanolina, petroquímicas, fabricas de celulose e papel, mineradoras 
e adensamento de lodo ativado produzido em reatores biológicos. [3] 
O objetivo desse experimento consiste em realizar a separação da mistura de sílica e o 
grafite pela técnica de flotação utilizando-se o equipamento esquematizado na Figura 7.1. O 
grafite, devido ao seu caráter apolar, permanece na superfície da qual é retirado, enquanto a 
sílica, que apresenta maior afinidade com a água, mantem-se no fundo da célula. 
 
Figura 7.1: Equipamento de flotação em escala laboratorial. 
 
7.2-Fundamentação Teórica 
 
7.2.1.-A flotação como técnica de separação 
 
A flotação é uma técnica de separação que faz uso das diferenças de características 
físico-químicas dos compostos a serem separados. É uma técnica versátil e eficiente para 
recuperação de espécies minerais que não poderiam ser concentradas por outras técnicas. 
Empregando esse método é possível utilizar reagentes para o enriquecimento de espécies 
envolvidas resultando em grande versatilidade e possibilidades da tecnologia da flotação. A 
teoria da flotação é complexa, envolvendo três fases (sólido, líquido e gás) com muitos 
subprocessos e interações. O processo de flotação é compreendido por basicamente três 
mecanismos: [1] 
 Colisão e adesão seletiva de partículas a bolhas de ar (flotação “real”); 
 Resistência ao cisalhamento e transferência de partículas à zona de espuma; 
 Resistência da unidade bolha-partícula na espuma e transferência ao concentrado. 
A adesão de partículas a bolhas de ar é o mecanismo mais importante e é responsável 
pela maior quantidade de partículas que são reportadas ao concentrado, mecanismo esse 
denominado flotação “real”. Embora a flotação “real” seja o mecanismo dominante na 
recuperação seletiva de partículas 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 
bolha-partícula ao cisalhamento dentro da célula e a resistência dessa unidade na espuma e 
posterior transferência ao concentrado. Diferentemente da flotação “real”, que é seletiva 
(adesão bolha-partícula) às propriedades superficiais das partículas, tanto as partículas de 
interesse quanto às de ganga, podem ser recuperadas por arraste hidrodinâmico, arraste por 
oclusão em agregados, ou arraste por “slimecoating” ou recobrimento por ultrafinos ou 
“lamas”. [1] 
Uma das condições básicas para que ocorra a flotação é a diferenciabilidade, a qual é a 
base da seletividade do método. Essa condição se baseia no fato de que a superfície de 
diferentes espécies pode apresentar distintos graus de hidrofibicidade. Partículas mais 
hidrofóbicas são menos ávidas por água e seu oposto é designado como hidrofilicidade. Em 
termos de polaridade os compostos químicos se dividem em polares e apolares, em função de 
apresentarem ou não um dipolo permanente. A importância da polaridade reflete-se no fato de 
que existe afinidade entre substâncias ambas polares ou ambas apolares. Nos sistemas de 
flotação a fase líquida é sempre a água, uma espécie polar, e a fase gasosa é quase sempre o 
ar, constituído basicamente por moléculas apolares. Assim, uma substância hidrofóbica pode 
agora ser melhor caracterizada como aquela cuja superfície é essencialmente não-polar, tendo 
maior afinidade com o ar que com a água, e a hidrofílica aquela cuja superfície é polar, 
indicando maior afinidade com a água que com o ar. [4] 
A separação entre partículas naturalmente hidrofóbicas e partículas naturalmente 
hidrofílicas é teoricamente possível fazendo-se passar um fluxo de ar através de uma 
suspensão aquosa contendo as duas espécies. As partículas hidrofóbicas seriam carreadas pelo 
ar e aquelas hidrofílicas permaneceriam em suspensão. [4] 
A classificação dos reagentes de flotação é conforme o papel que exercem no 
processo, podendo ser classificados em coletores, espumantes, depressores, reguladores e 
modificadores. 
 Coletores – são espécies orgânicas com um grupo funcional iônico: polar ou apolar. Estes 
reagentes tem a finalidade básica de se adsorverem à superfície das partículas a fim de induzir 
ou reforçar a hidrofobicidade de uma partícula mineral a fim de aumentar a seletividade. Um 
exemplo de coletor são tio-compostos empregados na flotação de sulfetos. 
 Modificadores – são espécies químicas que atuam tanto na interface sólido/líquido como no 
seio da solução (bulk) podendo ser classificados de acordo com sua função: 
- Depressores – são sais ou polímeros utilizados com o intuito de adsorverem-se 
seletivamente na superfície dos minerais que não se tem interesse em flotar. Neste caso, os 
depressores competem com o coletor nos sítios da interface sólido/líquido reforçando a 
hidrofilicidade dos minerais que não se deseja flotar. Pode-se citar CaO (depressor de pirita 
em usinas decobre e cobre/molibdênio), NaSH (depressor de sulfetos de cobre e ferro em 
circuito de molibdenita), ZnSO4 (depressor de esfalerita em circuitos de chumbo/zinco e 
cobre/chumbo/zinco), NaCN ou Ca(CN)2 (depressores de sulfetos de ferro, pirita, pirrotita e 
marcassita, arsenopirita e esfalerita; em menor extensão deprimem sulfetos de níquel e 
cobalto, sulfetos de cobre, outros sulfetos, em geral, com exceção da galena), ferrocianeto e 
ferricianeto (depressores de sulfetos de cobre e de ferro na faixa de pH entre 6,5 e 8,5), HF 
(depressor de micas, quartzo, apatita e espodumênio na flotação de minérios pegmatíticos), 
reagente de Noke’s (depressor de sulfetos de cobre e de ferro em circuitos de molibdenita), 
dicromato (depressor seletivo de galena em circuitos de cobre/chumbo) e permanganato 
(depressor seletivo de pirrotita e arsenopirita em circuitos de pirita). Entre os depressores 
orgânicos destacam-se os polissacarídeos, em especial o amido de milho. 
- Ativadores - são sais inorgânicos que quando adicionados à polpa antes da adição do 
coletor, promovem ou facilitam a adsorção do coletor na superfície do mineral. Um dos 
principaisreagentes usados como ativador é o sulfato de cobre. Entre os ativadores destacam-
se os cátions metálicos como cúprico, ativador da esfalerita e de sulfetos contendo ouro 
associado e chumbo, ativador da estibnita. Os sulfetos de sódio (Na2S e NaSH) são 
empregados na sulfetização de oxidados de chumbo, cobre e zinco; 
- Reguladores - O principal objetivo destes reagentes é o de modificar a ação do 
coletor na superfície mineral e, como consequência, orientar a seletividade do processo de 
flotação. Na presença dos reguladores, o coletor somente adsorve nas partículas que são 
direcionadas para a recuperação do mineral. Se destacam como reguladores os polímeros 
sintéticos derivados do ácido acrílico, constituindo as poliacrilamidas. Em menor escala são 
também empregados derivados do ácido metil-acrílico, de ésteres acrílicos, de acrilonitrila e 
de acrilamida; 
 Espumantes - são espécies que se concentram na interface líquido/gás reduzindo a tensão 
superficial. A nova membrana estruturada com moléculas surfactantes reduz os efeitos de 
coalescência, gerando bolhas de diâmetros menores e mais estáveis [5]. Os espumantes mais 
usados são metil isobutilcarbinol, fenóis, sulfatos, alquila, alcoóis alifáticos, alcoóis cíclicos, 
parafinas alcoxis, éter de polipropileno glicol, Éter poliglicol Éter poliglicol glicerol, Óleo de 
Pinho, etc. 
Alguns coletores são energéticos demais e tendem a recobrir indiferentemente 
partículas de todas as espécies minerais presentes, ou seja, não são seletivos. Podemos, 
entretanto adicionar substâncias auxiliares, que façam com que as coletas se tornem seletivas. 
Assim, será possível flotar as partículas dessa espécie e deixar todas as demais no interior da 
polpa. Este reagente auxiliar é chamado depressor, porque deprime a ação do coletor nas 
partículas indesejadas. [4] 
Razões para a adição, ainda, de outros reagentes são de economia industrial: diminuir 
o consumo de coletor, acertar as condições de acidez ou alcalinidade, de modo a diminuir a 
corrosão dos equipamentos, diminuir o consumo de água, etc. [4] 
 
7.2.2- A flotação como operação unitária no tratamento de minérios 
 
Entende-se por engenharia mineral um conjunto de atividades tendo como matéria- prima 
o minério e como objetivo a produção de bens comercializáveis, os chamados concentrados. 
A concentração é uma etapa do setor tratamento de minérios. [6] 
A concentração de minerais requer três condições básicas: liberabilidade, 
diferenciabilidade e separabilidade dinâmica. A liberação dos grãos é obtida através de 
operações de fragmentação (britagem e moagem) intercaladas com etapas de separação por 
tamanho. A separabilidade dinâmica está diretamente ligada aos equipamentos empregados. 
As máquinas de flotação se caracterizam por possuírem mecanismos capazes de manter as 
partículas em suspensão e de possibilitar a aeração da polpa. [6] 
Flotação em espuma, ou simplesmente flotação, é um processo de separação aplicado a 
partículas sólidas que explora diferenças nas características de superfície entre as várias 
espécies presentes. O método trata misturas heterogêneas de partículas suspensas em fase 
aquosa (polpas). Sem o desenvolvimento da flotação em espumas a indústria mineral não 
existiria como conhecemos hoje. Aproximadamente todo o suprimento de vários metais 
(cobre chumbo, zinco, prata, molibdênio, cobalto, etc.) depende diretamente das operações de 
flotação em espumas. [6] 
O processo de engenharia denominado como flotação, quando aplicado à separação de 
minerais na indústria de mineração, representa atualmente o principal processo tanto em 
termos de quantidade de minérios processados como em termos de variedade de aplicações. 
[6] Na Figura 7.2 está disposto um esquema de uma célula de flotação. O processo de flotação 
inicia-se com a inserção de uma mistura de minerais, a qual se deseja separar, água e ar a 
partir de um aerador. Os minerais com afinidade com o ar aderem-se as bolhas e são levados 
até a superfície e são retirados. Enquanto os minerais hidrofílicos permanecem no interior da 
célula de flotação. 
Figura 7.2: Célula de flotação 
 
O pequeno número de minerais naturalmente hidrofóbicos seria indicativo de uma gama 
restrita de aplicações da flotação. A vastíssima aplicação industrial da técnica se deve ao fato 
de que minerais naturalmente hidrofílicos podem ter sua superfície tornada hidrofóbica 
através da adsorção (concentração na interface) de reagentes conhecidos como coletores. [4] 
Uma boa espuma é aquela que é suficientemente estável para permitir que as partículas 
hidrofóbicas aderidas às bolhas de ar possam ser removidas na parte superior da célula de 
flotação, e ao mesmo tempo, permita o retorno das partículas hidrofílicas aprisionadas. A 
escolha do espumante deve ser realizada com atenção, já que eles possuem a capacidade de 
hidrofobizar as superfícies assumindo características de coletor, o que causa problemas na 
seletividade e no controle de processo. Um exemplo de espumante seria o óleo de pinho. O 
óleo pinho é essencialmente uma mistura de álcoois terpênicos (65%) e hidrocarbonetos 
terpênicos com odor característico de pinho de coloração levemente amarelado e transparente. 
[5] 
Um exemplo muito conhecido e bastante utilizado de flotação mineral é o processo de 
concentração da grafita. O carbono grafite é uma forma alotrópica do carbono elementar e 
 
devido à sua vasta aplicabilidade industrial, a grafita que em sua forma pura contém entre 5 a 
15% de carbono deve ser concentrado. O processo de concentração da grafita em flocos 
permite obter-se teores de carbono superiores a 80%. Ela passa pelo processo de flotação para 
que seja separada de suas impurezas, tais como os silicatos que podem estar presente em 
elevadas concentrações. [7,8] 
 O óleo de pinho é um espumante bastante utilizado na flotação da grafita, ele modifica 
as propriedades químicas da superfície das partículas e das bolhas afetando a estabilidade do 
agregado partícula/bolha. Dessa forma a partícula pode ascender à região onde se encontra a 
espuma sendo coletada na fração flotada. Após concentrada e com a granulometria ideal para 
a sua aplicação, a grafita será utilizada em vários segmentos industriais tais como na 
eletrônica, na indústria têxtil, na produção de borrachas, lubrificantes, refratários dentre 
outros. [7,8,9,10] 
 
 
7.3-OBJETIVOS 
 
Este experimento será realizado em duas etapas: 
Laboratório de Engenharia Química II 
1ª) Separação da Mistura Sílica e Grafite (demonstrativo): 
O grafite, devido ao seu caráter apolar, permanece na superfície da qual é retirado, enquanto a 
sílica, que apresenta maior afinidade com a água, mantém-se no fundo da célula. 
2ª) Determinação da Curva Nº de Potência versus Nº de Re: 
 Por se tratar de um processo com escoamento e com a utilização de um motor para acionar 
um rotor, há a necessidade de se realizar um estudo para testar a potência do motor com 
fluidos de diferentes viscosidades. Para se determinar o número de potência e o número de 
Reynolds deve-se efetuar inicialmente o cálculo da potência (P) do motor: 
 𝑃 = 𝐹.𝑑. 2𝜋.𝑛 Eq 7.1 
 
Onde: 𝐹= força exercida no braço da alavanca (N) 
𝑑= comprimento do braço da alavanca (m) 
𝑛= rotação do motor (rps) 
A partir do resultado da potência do motor, calcula-se o número de potência (NP). 
 
 𝑁𝑃 =
𝑃
𝑛3 𝐷5𝜌
 Eq 7.2 
Onde: 𝑃= potência do motor (W) 
𝐷= diâmetro do rotor (m) 𝑛= rotação do motor (rps) 
𝜌= densidade do fluido(Kg/m3) 
 Para se obter o número de Reynolds basta aplicar a seguinte equação: 
𝑅𝑒 =
𝐷2𝑛𝜌
𝜇
 Eq 7.3 
𝑂𝑛𝑑𝑒: 𝜇 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (𝐾𝑔/(𝑚. 𝑠)) 
𝐷 = 𝑑𝑖â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑜 𝑟𝑜𝑡𝑜𝑟 (𝑚) 
𝑛 = 𝑟𝑜𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 (𝑟𝑝𝑠) 
𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (𝐾𝑔/𝑚3) 
 
𝟕.𝟒 −𝐌𝐀𝐓𝐄𝐑𝐈𝐀𝐈𝐒 𝐄 𝐌É𝐓𝐎𝐃𝐎𝐒 
 
 7.4.1-Materiais 
 
Para ambos os ensaios: Dinamômetro, Tacômetro, Termômetro, Rotâmetro, Célula de 
Flotação. 
1ª) Separação da Mistura Sílica e Grafite: 
 Óleo de Pinho; Sílica; Grafita; Água e Ar. 
2ª) Determinação da Curva Nº de Potência versus Nº de Re: 
 Óleo de Soja (ou glicerina), Água e Ar. 
 
7.4.2- Métodos: 
1ª) Separação da Mistura Sílica e Grafite (demonstrativo): 
No experimento, a célula de flotação será alimentada com uma mistura de grafite e sílica. 
Dentro da célula de flotação será inserido água. O motor do flotador será ligado e a vazão de 
ar será controlada segundo o entendimento do professor. Sob constante agitação será 
adicionado 3 gotas de óleo de pinho. OBS.: É importante o aluno observar a separação do 
grafite e a sílica antes e na hora da adição do óleo de pinho. 
2ª) Determinação da Curva Nº de Potência versus Nº de Re: 
 Inicialmente, deve-se determinar experimentalmente a densidade dos fluidos utilizados 
através do picnômetro. Neste procedimento o aluno deverá: 
a) Colocar o plug na tomada com o interruptor do equipamento desligado. 
b) Posicionar o dinamômetro de modo que o eixo de medição do instrumento fique na mesma 
altura do braço acoplado ao motor, formando um ângulo de 90º com o mesmo. Zerar o 
instrumento. 
c) Posicionar o tacômetro. 
d) Adicionar 5 litros de água potável diretamente na célula de flotação. 
e) Ligar o motor e controlar a velocidade de rotação a fim de preencher a tabela em anexo. 
f) Anotar os dados necessários para cada vazão. 
Laboratório de Engenharia Química II 
g) Repetir as letras d), e) e f) porém com 5 litros de óleo de soja (ou glicerina). 
 
7.4.3- Método: 
 
Na prática, o óleo de pinho será usado como espumante na separação de mistura de 
grafite e sílica. A sílica (SiO2) é a forma mais comuns de silício encontrando na natureza, sua 
unidade estrutural é basicamente um arranjo tetraédrico de quatro átomos de oxigênio ao 
redor de um átomo de silício central. É um mineral altamente resistente a muitos reagentes a 
brandas temperaturas, e em condições severas. A sua reatividade depende da sua forma e pré-
tratamento [11]. O grafite é um dos alótropos do carbono. Trata-se de um mineral sólido 
macio, preto e escorregadio que tem brilho metálico e que conduz eletricidade. No 
experimento, a célula de flotação será alimentada com uma mistura de grafite e sílica e a 
flotação empregada é a direta. Dentro da célula de flotação será inserido água. O ar 
atmosférico faz com que o mineral a ser flotado permaneça na superfície da água. O mineral 
carreado e o ar apresentam semelhanças entre as suas propriedades físico-químicas, sendo 
assim, existe uma afinidade entre eles. Nesse experimento, o grafite e o ar são apolares, assim 
a afinidade entre ele e o ar é o que o eleva à superfície. Para a formação de bolhas de ar, 
veículo que transporta o grafite, será adicionado um espumante, óleo de pinho, para contribuir 
com a separação dos minerais. 
 
 
 
 
 
 
 
7.5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1]SOARES, Lenilton Santos; SANTOS, Geanderson Dos. Flotação. São Cristovão: 
Universidade Federal de Sergipe, 2009. 13 p. 
 
[2] VERAS, M.M.Influência do Tipo de Espumante nas Características de Espuma 
Produzida na Flotação. Dissertação. Recife. Universidade Federal de Pernambuco, 2010. 
 
[3]JAFELICCI JUNIOR, M.; MASSI, L. Introdução à química de colóides e superfícies. 
Disponível em <http://www.iq.unesp.br/flotacao/index.htm>. (Acesso em 26/01/2013). 
 
 [4]SOUSA, Luiz. Apostila de caracterização: Flotação e Liberação. Belo Horizonte: 
UEMG, 2010. 27 p. 
 
 [5] NASCIMENTO, D. R. Flotação Aniônica de Minério de Ferro. Dissertação de 
Mestrado. Ouro Preto. Universidade Federal de Ouro Preto, 2010. 
 
 [6] CHAVES, Arthur Pinto (org.). Teoria e prática do tratamento de minérios: a flotação no 
Brasil. 2.ed. São Paulo: Signus, 2009. v.4. 484 p. 
 
 [7] SAMPAIO, J. A; BRAGA, P. F. A; DUTRA, A. J. B. Grafita. Rochas Minerais 
Industriais: Usos e Especificações.Rio de Janeiro, 2008. p. 527 – 549 
 
 [8] PEREIRA, S. Grafite – Produção x Demanda. 12°Congresso de mineração. Belo 
Horizonte, 2007 . 
 
[9] VERAS, M. M. Influência do tipo de espumante nas características de espuma 
produzida na flotação. 2010. 64 f. Tese (Mestrado em Engenharia) - Centro de Tecnologia e 
Geociências, Universidade Federal de Pernambuco, Recife. 2010. 
 
 
 
[10] CARVALHO, L. R. S; BORGES, R. P; SANTANA, R. C; BARROZO, M. A. S. 
Influência do espumante na flotação em colunas de partículas grossas de rocha fosfática. 
In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA QUÍMICA EM INICIAÇÃO 
CIENTIFICA, 8., 2009, Uberlândia. Uberlândia, 2009. 
 
[11] BON A.; SANTOS A.; Estruturas das ligações químicas. Disponível em 
<http://www.fundacentro.gov.br/conteudo.asp?D=SES&C=780&menuAbert=777> Acessado 
em 05 de dezembro de 2013 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7- TABELAS FLOTADOR 
 
Tabela 7.1. Dados obtidos da água 
ROTAÇÃO 
(RPM) 
TEMPERATURA 
( °C ) 
VAZÃO DE AR 
(SCFH) 
FORÇA 
(N) 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 7.2. Dados obtidos para o óleo de soja ( ou glicerina ) 
ROTAÇÃO 
(RPM) 
TEMPERATURA 
( °C ) 
VAZÃO DE AR 
(SCFH) 
FORÇA 
(N) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	FLOTADOR.pdf
	FLOTADOR 2.pdf