Flotação de minérios

Prévia do material em texto

BENEFICIAMENTO DE 
MINÉRIOS
Concentração de minérios
Prof. Marcônio Pereira de Magalhães
Flotação
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
1- Definições
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
1- Definições
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Definições
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Definições
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Definições
Fluxograma da flotação convencional (Usina Germano – SAMARCO).
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Definições
Na natureza temos poucas substâncias minerais hidrofóbicas.
hidrofóbica: Grafita, talco
hidrofílica: quartzo
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Fundamentos
H
id
ro
fi
lic
id
a
d
e
Minerais naturalmente hidrofóbicos: como talco e molibdenita
Sulfetos: calcopirita (CuFeS2), pirita (FeS2), pentlândita (Fe,Ni)9S8
Óxidos e silicatos: quartzo (SiO2), hematita (Fe2O3), etc.
Sais semi-solúveis: calcita (CaCO3), fluorita (CaF2), apatita, etc.
Sais solúveis, como a silvinita (KCl)
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Fundamentos
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Fundamentos
INTERAÇÃO
POLAR POLAR
APOLAR APOLAR
SIM
SIM
NÃO
POLARPOLAR
APOLAR
SIM
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Fundamentos
SUPERFÍCIE
SUPERFÍCIE POLAR HIDROFÍLICA
SUPERFÍCIE APOLAR HIDROFÓBICA
Obs.: Alguns reagentes químicos, quando adsorvidos na
superfície do mineral, possuem a capacidade de alterar a
superfície mineral.
 Hidrofobicidade X Hidrofilicidade: - Hidro-água;
- Fobo-aversão;
- Filo-afinidade
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação Fundamentos
Colisão – beneficiada pela agitação da polpa;
Adesão – depende da interação partícula/bolha;
Transporte – depende da estabilidade do agregado e da espuma.
-Tensão superficial
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação Fundamentos
Jogo labirinto de mercúrio
Gota d´água formada na torneira
Gota d´água sobre a folha
-Tensão superficial
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação Fundamentos
-Tensão superficial
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação Fundamentos
-Ângulo de contato
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
 Quanto maior o ângulo de contato, maior a afinidade do mineral pelas 
bolhas de ar.
-Ângulo de contato
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
As medidas do ângulo de contato podem ser feitas pelo método da captura 
da bolha usando o equipamento mostrado na figura.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Uma vez formado o agregado (bolha-partícula) as forças de adesão 
devem ser suficientemente fortes para evitar a sua destruição.
Para que ocorra o transporte da partículas o
empuxo do conjunto partícula-bolha deve ser maior
do que o peso das partículas.
Portanto o transporte é favorecido nos sistemas
com bolhas grandes e partículas pequenas.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Ilustração das etapas de flotação. 
Colisão Transporte.
Adesão – formação de 
ângulo de contato
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2- Sistemas de reagentes
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2- Sistemas de reagentes
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
Vamos entender um pouco de alguns reagentes que usamos em casa, 
por exemplo, para lavar as louças ou roupas que contém gorduras.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
Água (polar)Óleo (apolar)
Primeiro: saber que o óleo possui cadeiras carbônicas de natureza 
apolar e a água possui estrutura molecular polar. 
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
Agora iremos entender um pouco 
sobre alguns reagentes que 
usamos na flotação de minérios.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Interface
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores: Espécies químicas (surfatantes) dotadas de uma cadeia
hidrocarbônica acoplada a grupo(s) polar(es), que adsorvem preferencialmente
na interface mineral/solução induzindo ou reforçando sua hidrofobicidade.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores:
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores:
A adsorção do coletor é responsável pela modificação da superfície mineral
hidrofílica, tornando-a hidrofóbica e pela adesão subsequente da bolha de ar
durante a separação por flotação segundo Fornasier e Ralston (1992). A parte
iônica é responsável pela seletividade.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores:
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores catiônicos
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores catiônicos
Ionização por protonação
22512 .NHHC
(depende muito do pH)
Adsorção eletrostática e por 
isso pouco seletiva
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores catiônicos
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores catiônicos
Concentração da solução de dodecilamina:
Como partir de uma solução de dodecilamina com a concentração de 10-1 M
para concentrações menores? Ex.: 10-4 M, 10-3 M e 10-2 M
Fórmula para saber a quantidade de dodecilamina desejada: 
Tabela com os volumes retirados da solução e concentrações desejadas na cuba.
CUBACUBARETIRADOSOLUÇÃO
VMVM 
Se a cuba for de 3000ml e quero deixar 
uma concentração de 10-3 M
Vretirado = Mcuba.Vcuba / Msolução
Vretirado = 10-3 M.3000ml / 10-1 M
Vretirado = 30ml
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores catiônicos
Estes coletores são utilizados, principalmente para a flotação de silicatos
incluindo o quartzo.
Modelo da Dupla 
Camada (Bockris e 
Reddy apud, Luz et al., 
2002)
•Só lembrando!
Fatores que influenciam o Potencial Zeta
•Só lembrando!
Valores de PIE para alguns óxidos comuns: 
Material pH no ponto isoelétrico 
Sílica (SiO2) 2 
Anatase (TiO2) 4 
Zircônia (ZrO2) 4 
Óxido estânico (SnO) 6 
Hematita (Fe2O3) 8 
Alumina (Al2O3) 9 
Óxido de chumbo (PbO) 10 
Magnésia (MgO) 12 
 
•Só lembrando!
Fatores que influenciam o Potencial Zeta
•Só lembrando!
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores catiônicos
Massa do flotado em função do pH
0
50
100
150
200
250
4 6 8 10 12
pH
ma
ssa
 do
 flo
tad
o (g
)
•A adsorção da dodecilamina em pH = 4, meio ácido, o potencial zeta é próximo de 
zero, anulando a adsorção de grande parte deste coletor
•Em pH = 12, meio básico, a forma molecular da dodecilamina prevalece em grande 
quantidade anulando a adsorção na maior parte das moléculas deste coletor
•Em pH levemente básico (pH = 8), neste experimento, a dodecilamina flota a maior 
quantidade.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores catiônicos
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores aniônicos
O grupo polar é um ânion de composição variada.
Ex.: Ácidos carboxílicos e seus sais. (Oleato)
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação 2.1 - Coletor
•Coletores aniônicos Ácidos carboxílicos e seus sais. Ex.: Xantato
Esses grupos de coletores são utilizados, principalmente, na flotação de 
minerais sulfetados.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Vendas: Clariant, Akzo Nobel...
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2.2 Espumante
Curiosidade
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2.2-Espumante
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2.2-Espumante
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2.2-Espumante
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
FlotaçãoAdesão
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2.3- Reagentes modificadores
Modificadores são reagentes orgânicos ou inorgânicos que tem por
finalidade melhorar a seletividade e/ou recuperação durante a
flotação. As principais funções dos modificadores incluem: o
favorecimento ou inibição da ação de um coletor sobre a superfície de
um mineral; a regulagem do pH da polpa mineral; a dispersão de
partículas.
Depressores;
Ativadores;
Reguladores de pH;
Agentes dispersantes.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2.3- Reagentes modificadores
2.3.1- Depressores
São sais metálicos utilizados para deprimir as espécies minerais
presentes e, assim, tornar a coleta seletiva.
O mecanismo da sua atuação depende principalmente do controle do potencial
eletrocinético (potencial zeta) da superfície do mineral.
Os depressores são compostos orgânicos ou inorgânicos e que são
adicionados em condicionadores, antes da adição dos coletores.
Os principais depressores inorgânicos são: silicato de sódio, sulfeto de sódio,
dicromato de potássio, cianeto de sódio.
Também são muito usados colóides orgânicos, tais como amido, dextrina,
tanino, quebracho e lignino-sulfonato.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2.3- Reagentes modificadores
2.3.2- Ativadores
São reagentes capazes de aumentar ou tornar mais seletiva a ação de
um coletor, sobre a superfície do mineral que se deseja flotar. Os reagentes
ativadores geralmente são sais solúveis de metais e agem modificando a
superfície de um mineral, por meio da formação de composto intermediário.
Ex.: Sulfeto de sódio (usado na sulfetização de óxidos de cobre, chumbo e
zinco) e o sulfato de cobre (usado para ativar a esfalerita).
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2.3- Reagentes modificadores
2.3.3- Reguladores de pH
O pH da polpa mineral tem um papel importante e influi, de forma
significativa, no processo de flotação, atuando sobre: o potencial zeta dos
minerais; dissociação de coletores e outros reagentes modificadores;
adsorção de cátions e anions em diversos minerais; adsorção de coletores;
estado de floculação da polpa.
Ex.: Barrilha, soda cáustica, cal, ácido sulfúrico e, raramente, ácido
clorídrico.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2.3- Reagentes modificadores
2.3.4- Dispersantes
Os dispersantes são reagentes inorgânicos ou orgânicos capazes de
individualizar as partículas minerais agregadas, para posterior
separação.
Geralmente, os dispersantes são utilizados em processos, onde existe uma
uma quantidade significativa de finos e/ou lamas.
Ex.: Metassilicato de sódio, o metafosfato de sódio, poliacrilato de sódio e a
carboxi metil celulose.
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
3- Equipamentos de flotação
São máquinas utilizadas no processo da flotação. 
Máquinas convencionais de flotação e coluna de flotação
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Equipamentos de flotação
Célula mecânica de 
laboratório
Célula mecânica 
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Equipamentos de flotação
Célula mecânica de laboratório
Tubo de Hallimond
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Equipamentos de flotação
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Equipamentos de flotação
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Equipamentos de flotação
Célula mecânica convencional 
em escala industrial
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Equipamentos de flotação
Célula pneumática de flotação
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Equipamentos de flotação
Célula pneumática de flotação
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Equipamentos de flotação
Coluna de flotação
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Equipamentos de flotação
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Exemplos de flotação (1) 
Como separar a hematita do quartzo se ambos possuem afinidades a
água?
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
MINERAL-
MINÉRIO 
(HEMATITA)
QUARTZO 
(GANGA)
ITABIRITO 
(MINÉRIO)
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Lembrando que se trata de flotação reversa
Quartzo
Hematita
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Concentração por flotação
Reagentes da flotação
1. Coletores
Espécies químicas 
orgânicas do grupo 
iônico (catiônico e 
aniônico).
Finalidade: adsorverem 
a superfície a fim de 
induzir ou reforçar a 
hidrofobicidade de uma 
partícula mineral.
QUARTZO
HEMATITA
QUARTZO
Ex.: Coletor iônico - catiônico - Amina RNH2 
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2. Modificadores
2.1-Reguladores de
pH
A variação dos íons de 
hidrogênio na polpa, 
aumenta ou diminui o pH, 
ajuda na interação entre o 
coletor e o mineral.
QUARTZO
HEMATITA
QUARTZO
Ex.: Soda cáustica – Hidróxido de sódio (NaOH)
Sabendo-se que o pH altera a carga de superfície do mineral como 
ajustar o pH da polpa?
Fatores que influenciam o Potencial Zeta
•Só lembrando!
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
2. Modificadores
2.2-Depressores
Os depressores são sais 
ou polímeros.
Finalidade: adsorverem-se 
seletivamente na superfície 
dos minerais que não se 
tem interesse em flotar. 
Colocados na polpa antes 
do coletor.
QUARTZO
HEMATITA
QUARTZO
Ex.: Depressor – Amido (C6H10O5)n 
Como faço para que o coletor adsorva apenas no quartzo?
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
3. Espumantes
Reagentes que têm como 
função a formação de 
bolhas.
Finalidade: veículo 
transportador da espécie 
mineral que se deseja 
flotar. 
QUARTZO
HEMATITA
QUARTZO
Ex.: MIBC (metil isobutil carbinol) e óleo de pinho
Formação das bolhas de ar
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Exemplos de flotação (2) 
Procedimentos - Pirita e Quartzo
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Procedimentos – Flotação de pirita/quartzo 
Medir a rotação (rpm) Colocar o minério e a água Medir e ajustar o pH
Colocar o coletor Colocar o espumante Abrir a passagem de ar
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação
Procedimentos – Flotação de pirita/quartzo 
Auxiliar a passagem do minério Flotado (pirita) Não flotado (Qz)
Comparação (Concentrado/rejeito) 
Obs.: Lembrar que existe um tempo de 
condicionamento para o coletor e espumante.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA PARA LEITURA
BALTAR, C. A. M. Flotação no tratamento de minérios. 2ª ed. – Recife: Ed. 
Universitária da UFPE, 2010. 
CHAVES, A. P. e Filho, L. S. L. Flotação. In: Luz, A. B., Sampaio, J. A. e Almeida, 
S. L. M. (Ed.) Tratamento de minérios. 4ª ed. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2004, 
p.411-458.
OLIVEIRA, E. R. Beneficiamento e preparação de minérios, apostila. Cachoeiro de 
Itapemirim, IFES 2010.
SILVA, ANDRÉ CARLOS. Notas de aulas – Universidade Federal de Goiás – UFG. 
CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIOS
Flotação