Aula 4 PM II Flotação

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Flotação 
Prof. Francisco Junior Batista Pedrosa
Flotação 
• É um processo de separação que utiliza as diferentes
características de superfície dos minerais;
•No Brasil é aplicada no tratamento de minerais de
ferro, fosfato, nióbio, ouro, cobre, zinco oxidado,
chumbo-zinco, grafita, carvão, potássio, níquel,
fluorita, Magnesita, feldspato, barita, talco, tungstênio
e resíduo hidrometalúrgicos contendo prata.
Flotação 
•A seletividade do processo se baseia no fato de
que a superfície de diferentes espécies minerais
pode apresentar diferentes graus de
hidrofobicidade;
• O conceito de hidrofobicidade de uma partícula
associado à sua “molhabilidade” pela água.
•Assim, partículas mais hidrofóbicas são menos
ávidas por água.
Flotação 
•O conceito de hidrofobicidade e hidrofilicidade está
relacionado ao conceito de polaridade, de modo que
os compostos químicos se dividem entre polares e
apolares;
• Existe afinidade entre as substâncias polares, bem
como ocorre com as substâncias apolares.
•Não há, geralmente, afinidade entre substância polar
e apolar (Hidrofóbicas);
Flotação
• Na flotação a fase líquida (água) é sempre polar, enquanto que a fase
gasosa é sempre apolar;
• Então a superfície das partículas minerais que deseja-se flotar deve ser
apolar para se ligar ao gás (bolha) e “fugir” da água, tal situação é
promovida pelo coletor.
• Logo, caráter apolar caracteriza a hidrofobicidade da partícula mineral
(repulsão por água).
• Já as partículas minerais que não deseja-se flotar devem possuir caráter
polar, isto é devem permanecer atraídas pela água, tal situação é
promovida pelo depressor.
• Logo, caráter polar caracteriza a hidrofilicidade da partícula mineral
(atração por água).
Flotação
•Quando um dos minerais a serem separados não é
naturalmente hidrofóbico, é necessário tornar sua
superfície hidrofóbica a fim de promover a
concentração mineral.
• Entre os minerais encontrados na natureza muito
pouco são naturalmente hidrofóbicos: grafita (C),
molibdenita (MoS2), talco (Mg3Si4O10), alguns
carvões (C), ouro nativo livre de prata (Au).
Flotação
Figura1-Partículas com superfície recoberta com camada hidrofóbica 
sendo aprisionadas pelas bolas.
Flotação- Minerais naturalmente hidrofóbicos
• 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 são carreadas pelo ar e aquelas hidrofílicas
permanecem em suspensão.
• Este processo requer a produção de espuma, de modo que seja criada
uma interface ar-líquido de grande área que deve ser estável
(reagentes espumantes).
Flotação- minerais não hidrofóbicos 
naturalmente
• Há um pequeno número de minerais naturalmente
hidrofóbicos caracteriza uma limitação ao processo de
flotação;
• No entanto a aplicação deste processo as partículas que não
são naturalmente hidrofóbicas é possível, uma vez que os
minerais naturalmente hidrofílicos podem ter sua superfície
tornada hidrofóbica por meio da adsorção (concentração)
de reagentes conhecidos como coletores.
• Em outras palavras, a propriedade diferenciadora pode ser
induzida.
Flotação- aparelhos de flotação
Figura 2- célula e coluna de flotação (Apostila Dominus)
Flotação- reagentes modificadores ou 
reguladores
Na maioria dos casos além dos coletores são necessários outros
reagentes que são denominados modificadores ou reguladores,
responsáveis por ajustar:
• O pH e Eh do sistema;
• Controlar o estado de dispersão das partículas;
• Tornar mais seletiva a ação do coletor (ativação);
• Tornar um ou mais minerais hidrofílicos imunes a ação do coletor
(são os chamados depressores que pode ser feito de amido de
milhos, mandioca e etc).
Flotação- aplicações
• O uso da técnica de flotação no tratamento de minério apresenta
grande flexibilidade.
• É utilizada no tratamento de carvões com teores de 80,0% de carbono
e Magnesita com conteúdo em MgCO3 acima de 90,0%.
• Também, é utilizada no tratamento de minérios de cobre de origem
porfirítica dos quais pode ser recuperado molibdênio, sob a forma de
molibdenita, com teores da ordem de 0,02%.
Flotação- aplicações
•A faixa granulométrica das partículas está
usualmente entre 1,0mm, para carvões, e
5,0μm no caso de oxi-minerais.
•No caso específico do minério de ferro, a faixa
granulométrica está compreendida entre 10,0 a
250,0 μm.
•Abaixo de 5 μm são as lamas que não são
flotavéis.
Flotação- aplicações
•O uso da técnica de flotação no tratamento de
minério apresenta grande flexibilidade. É utilizada no
tratamento de:
• Carvões com teores de 80,0% de carbono;
• Magnesita com conteúdo em MgCO3 acima de
90,0%.
•Cobre de origem porfirítica dos quais pode ser
recuperado molibdênio (a partir da flotação de
molibdenita, com teores da ordem de 0,02%);
Flotação-
•Conhecer as propriedades superficiais dos minerais
é de grande importância para o entendimento e
desenvolvimento das condições de reagentes que
propiciem a seletividade no processo de flotação.
•Dentre essas propriedades cita-se a carga superficial
que a maior parte das partículas adquire quando
postas em contato com um meio aquoso.
Flotação-
•Os mecanismos mais importantes de geração de
carga superficial de sólidos em meio aquoso
são:
a) Ionização da superfície;
b) Dissolução de íons;
c) Adsorção de íons provenientes da solução;
d) Defeitos na rede cristalina dos minerais.
Flotação- particularidades
•Formação de dupla camada elétrica (DCE) na
interface sólido/líquido ocorre pela atração de
íons de carga elétrica contrária à carga do
sólido.
Flotação- particularidades
• Probabilidade de adesão (Pa) está diretamente relacionada
ao ambiente químico predominante na flotação, isto é, essa
probabilidade poderá ser influenciada pela mineralogia,
pelos reagentes e condições da polpa, sendo controlada
predominantemente pelas forças superficiais.
• Probabilidade de colisão (Pc) é especialmente influenciada
pelo tamanho da partícula, da bolha e pela turbulência do
sistema.
Flotação- aplicações na mineração brasileira
Figura 3- Operações de Flotação no Brasil (Livro Tratamento de Minérios Vol. 4 Arthur Pinto Chaves
Flotação- aplicações na mineração brasileira
Figura 4- Operações de Flotação no Brasil (Livro Tratamento de Minérios Vol. 4 Arthur Pinto Chaves
Flotação de fosfato em Tapira MG
Figura 5- Flotação de fosfato em células mecânicas. 
Eh- Potencial eletroquímico/redução/redox/ 
potencial de oxidação de redução
• Tendência de espécie química de aderir elétrons, ou
seja ser reduzida.
•Parâmetro importante a ser medido, principalmente
na flotação de sulfetos (cobre por exemplo) que tem
essa característica de ser reduzido, onde a presença
de redutores e oxidantes.
•Utiliza-se um potenciômetro para medição com
sensor de eletrodo de platina
Figura 6- Flotação de minério de ferro Samarco.
Tratamento de fertilizantes- Flotação
Figura 7- Fluxograma de tratamento de fosfato (Vale Fertilizantes).
Tratamento de ouro- flotação
Figura 8- fluxograma simplificado de tratamento mineral de ouro.
Reagentes da Flotação- classificação geral
Figura 9- Reagentes usados na flotação.
Reagentes de Flotação
• Surfactantes é termo utilizado para os regentes (orgânicos)
quando estes apresentam um caráter anfipático (possui parte
polar e apolar), podendo se adsorver:
a) Interface sólido-líquido (atuando como coletores), afetando
as propriedades elétricas nas interfaces e,
consequentemente as interações entre as partículas
(Bremmell et al., 1999).
b) Interface ar-líquido (como espumantes), influenciando as
propriedades de superfície, tais como, ângulode contato
(ângulo formado entre o sólido e o gás através do líquido) e
tensão superficial.
Ângulo de contato
•Quanto maior o ângulo de contato (formado entre
as 3 fases) maior o caráter hidrofóbico (menor o
caráter hidrofílico) da adsorção partícula-reagente;
•Quanto menor o ângulo de contato (formado entre
as 3 fases) menor o caráter hidrofóbico (maior o
caráter hidrofílico) na adsorção partícula reagente;
• Logo, nas partículas minerais que deseja-se flotar
deve-se gerar um maior ângulo de contato possível.
Moléculas Polares e Apolares
•Polaridade das moléculas orgânicas: definida pela
diferença de eletronegatividade que se estabelece
entre os átomos dos elementos químicos.
• Eletronegatividade: é a capacidade que um átomo
tem de atrair para si o par eletrônico que ele
compartilha com outro átomo em uma ligação
covalente;
Moléculas Polares e Apolares
• Se há diferença de eletronegatividade na molécula,
ocorrendo um deslocamento de carga, ela será POLAR-
Ex.: água (H20), amônia (NH3);
• Se não há diferença de eletronegatividade entre os
átomos, a molécula será APOLAR- Ex.: O2, N2, Cl2, CO2;
* Obs.: moléculas de gases com uma única substância são
apolares
Moléculas Apolares
Figura 9-Hidrocarbonetos apolares.
Moléculas Polares
Figura 10- Compostos orgânicos polares
Reagentes de Flotação- Surfactantes
• Surfactante (reagentes orgânicos) é um termo genérico para um
grupo de substâncias, cujas moléculas contêm:
a) Grupo polar (Z) em uma extremidade- representa região
hidrofílica.
No caso dos coletores: o grupo polar estará em contato com a
superfície mineral.
b) Grupo apolar (R) na outra extremidade- representa a região
hidrofóbica.
No caso dos coletores: o grupo apolar estará em contato com a água
(porém na presença de bolhas de ar, essa parte se adere a bolha
fugindo água).
Reagentes de Flotação
Figura 11- Representação da molécula de surfactante.
Figura 12- Representação da molécula de coletores oxigenados.
Reagentes de Flotação- Surfactantes
•Os grupos polar e apolar são ligados entre si.
•Os surfactantes são representados pelos grupos R-Z;
•O radical R está relacionado a cadeia carbônica e
pode ser linear, ramificado, ou cíclica.
•Milhares de variações nesse arranjo são possíveis,
dependendo do tipo, número, tamanho e
combinações dos grupos polares e apolares,
incluindo grupos de conexão.
Reagentes de Flotação- Surfactantes
•Os surfactantes ainda são agrupados, segundo seus
grupos polares, em:
a) Monopolar: um único grupo polar é ligado ao
composto);
b) Multipolar: mais de um grupo polar é ligado ao
composto, separando átomos de carbono de uma
mesma cadeia hidrocarbônica.
Reagentes de Flotação
•De acordo com sua função específica, os reagentes
podem ser divididos:
a) Coletores;
b) Espumantes;
c) Modificadores/reguladores ou depressores;
Reagentes de Flotação- Coletores
• São surfactantes que se adsorvem seletivamente na
interface sólido/líquido, tornando as partículas
hidrofóbicas.
Reagentes de Flotação- Coletores
R é a cadeia carbônica.
Figura 13- Famílias tecnológicas.
Reagentes de Flotação- Coletores
•Número de carbonos do coletor é maior que 6-
espumante pode ser dispensável, o coletor age tanto
como coletor (superfície líquido- sólido) como
espumante (superfície gás-líquido). Exemplos:
quartzo, hematita, calcita, apatita, silvita, halita e etc.
•Número de carbonos do coletor é menor que 6: é
necessário o espumante para reduzir a tensão
superficial. Ex.: sulfetos- bornita (Cu5FeS4), calcopirita
(CuFeS2), galena (PbS).
Reagentes de Flotação- Depressores
• Depressores são compostos que melhoram a interação entre a
superfície do mineral e moléculas de água, além de evitar a
adsorção do coletor sobre o mesmo (inibe a ação do coletor sobre a
partícula mineral que não deseja-se flotar!)
• Podem ser do tipo orgânico e inorgânico.
• Depressores orgânicos: polissacarídeos (amidos, dextrinas e seus
derivados).
• Depressores inorgânicos: óxido de cálcio e o hidrosulfureto de sódio
(deprime a pirita e o cobre, respectivamente).
Reagentes de Flotação- Depressores
Figura 14- Depressores.
Reagentes de Flotação- Depressores
Amido usado 
na flotação 
reversa de 
minério de 
ferro para 
deprimir o 
ferro (óxido de 
ferro)
Figura 15- Depressores.
Reagentes de Flotação- Espumantes
• Líquidos puros- monopolares, polares e
heteropolares (exemplos: água, querosene e álcool)
não produzem espumas estáveis quando agitados
com ar, de modo que as bolhas produzidas são
destruídas rapidamente.
• Entretanto, se uma pequena quantidade de uma
substância ativadora (de superfície heteropolar) é
adicionada em água, uma espuma estável é criada
com a introdução de ar.
Reagentes de Flotação- Espumantes
• Os Espumantes devem ser solúveis o suficiente para manter
uma distribuição uniforme e boas propriedades de ativação
de superfície.
• A solubilidade do Espumante pode variar de 0,001% até 3 a
4%.
• A presença de um ou dois grupos polares na molécula dará
propriedades melhores à espuma (regra geral);
• Porém, um aumento no número de grupos polares com o
mesmo radical não beneficia a espuma.
Reagentes de Flotação- Espumantes
•A força de um espumante também está ligada à
estrutura e ao comprimento do grupo não polar;
• É necessário mínimo de 6 átomos de carbono (no
grupo não polar) para ser um espumante efetivo.
•No entanto se o grupo não polar torna-se muito
longo o poder espumante diminui devido ao
decréscimo da solubilidade (solubilidade cai).
Reagentes de Flotação- Espumantes
•Tamanho das bolhas: determinado
principalmente pelo espumante, que previne a
coalescência entre elas, e
• Os espumantes mais eficientes em reduzir o
tamanho das bolhas são também os que
apresentam espumas mais estáveis.
Reagentes de Flotação- Espumantes
•As partículas minerais chegam até a
espuma:
a) Via adesão seletiva de partículas
hidrofóbicas nas bolhas;
b)Ou carreadas junto com a água da polpa
que vai para a espuma.
Reagentes de Flotação- Espumantes
• O carreamento é insignificante para partículas maiores que
50 μm;
• No entanto, o tamanho real das partículas que são
fortemente carreadas depende das propriedades da
espuma.
• Este fator é determinado pela concentração do espumante,
mas também pela molhabilidade das partículas sólidas,
concentração do coletor, distribuição e propriedades
intrínsecas das partículas.
Reagentes de Flotação
• A Figura mostra a estrutura de uma espuma de três fases
(ar/água/sólido), comumente encontrada na flotação em espuma.
• Do fundo para o topo da espuma o tamanho das bolhas vai
aumentando, a camada intersticial dos filmes torna-se mais fina,
mas as bolhas das camadas superiores são marcadamente
irregulares e os filmes são espessos.
Figura 16- Esquema da flotação.
Inovação tecnológica- Flotação de Fosfatos
Paulo Abib
• Paulo Abib foi um pioneiro no desenvolvimento do processo de
flotação de fosfatos, permitindo a recuperação de fosfatos de
baixo teor, além do aproveitamento do calcário que geralmente
está associado ao minério de fosfato brasileiro.
• Até o desenvolvimento do processo de flotação do fosfato, por
Paulo Abib, o calcário era considerado um rejeito e não era
aproveitado.
• Seus estudos se deram na Serrana Mineração (Bunge
Fertilizantes) e mais tarde sua tecnologia foi aplicada em outros
importantes polos mineradores de fosfato (Araxá-MG, Tapira MG,
Catalão GO);
Inovação tecnológica- Flotação de Fosfatos
Paulo Abib
• Paulo Abib foi convidado para trabalhar na Serrana
Mineração;
• Naquela época o minério já estava se esgotando (mais 6 anos
somente) e a empresa buscava uma alternativa para estender
a vida útil do empreendimento;
• Basicamente no minériorico havia apenas a concentração
magnética de (separação da magnetita do mineral de
interesse);
• Mas para o minério pobre era necessário retirar os
carbonatos (calcita e dolomita!)
Inovação tecnológica- Flotação de Fosfatos
Paulo Abib
•Em 1962, Paulo Abib montou uma pequena
planta piloto de flotação (Lapa São Paulo);
•Ele tentava separar apatita (mineral de interesse)
da calcita (ganga);
• Isso já havia sido tentando na Flórida, África do
Sul porém sem sucesso.
Inovação tecnológica- Flotação de Fosfatos
Paulo Abib
•Era muito difícil separar os dois minerais pois os 2
eram sais de cálcio.
•Os coletores tinham pouca ação e além disso
havia a presença do mineral de flogopita que
atrapalhava o processo.
•Basicamente tanto a apatita como a calcita eram
sais parcialmente solúveis de cálcio (fosfato de
cálcio e carbonato de cálcio);
Inovação tecnológica- Flotação de Fosfatos
Paulo Abib
• Problemática:
• uma pequena parte das espécies minerais se dissolvem
atrapalhando todo o processo, além disso tanto a apatita
como a calcita são reconhecidas pelo coletor como uma
única espécie mineral;
• Logo a única maneira de promover a separação era o
desenvolvimento de um depressor que deprimisse a calcita
e além sequestrassem o íons dissolvidos em suspensão (que
atrapalham o processo), foi exatamente isso que Paulo Abib
fez!
Inovação tecnológica- Flotação de Fosfatos
Paulo Abib
•O processo foi patenteado como Processo Serrana foi
aplicado no Brasil e outras partes do Mundo (EUA);
•No processo Serrana utiliza-se como coletor de
fosfato o ácido graxo e como depressor amido (que
atua na depressão dos carbonatos).
•O amido além de atuar como depressor, sequestra os
íons de carbonato em solução, limpando a solução e a
superfície da apatita, desse modo permitindo a coleta
seletiva da apatita pelo ácido graxo (coletor).
Operações auxiliares a Flotação
Além da flotação propriamente dita, outras operações auxiliares estão
envolvidas em etapas anteriores a flotação. São elas:
• Adensamento de polpas (aumentar a porcentagem de sólidos);
• Atrição (“scrubbbing”): remoção de argilas e óxidos na superfície das
partícula mineral;
• Deslamagem: para eliminar os finos e argilominerais nocivos ao
processo de flotação.
• Condicionamento (inclui-se a adição e dosagem de reagentes de
Flotação);
Flotação- Atrição
• A atrição das superfícies das partículas minerais é realizada em
equipamentos especiais, denominados células de atrição geralmente
seguida pela Deslamagem;
• A atrição tem a função de retirar a camada de lamas que estão presas
a superfície das partículas minerais.
Flotação- Deslamagem
• Maioria dos minerais a flotação é realizada após a Deslamagem
prévia, com exceção dos sulfetos;
• Há uma dificuldade para estabelecer qual é a granulometria das
lamas!
• Em geral:
a) Partículas entre 100 e 10 micrômetros são finos;
b) Partículas entre 10 e 1 micrômetros são ultrafinos;
c) Partículas abaixo de 1 micrômetros são coloides;
d) Lamas estão na faixa de ultrafinos e coloides (abaixo de 5
micrômetros);
Flotação- Deslamagem
•Na prática a Deslamagem não é feita em 10
micrômetros,
•A granulometria de corte (na Deslamagem) é
definida de acordo com o consumo exagerado
de reagente e perda de seletividade do processo
de flotação.
Flotação- Deslamagem
Figura 17- Circuito de deslamagem (JKSIMET- autores: Dimas Neto, Francisco Pedrosa, Rafael Barroso).
Flotação-Condicionamento
• O condicionamento tem a função de colocar em contato os reagentes 
com as partículas minerais.
• É realizado em tanques cilíndricos denominados de condicionadores.
• O diâmetro dos condicionadores é igual, ou muito próximo a altura do 
mesmo.
Flotação-Condicionamento
Considerações sobre o condicionamento:
• O condicionamento de depressores e ativadores precisa ser feito
antes do condicionamento dos coletores, em condicionadores
separados destes.
• Quanto maior a porcentagem de sólidos no condicionamento, maior a
chance das gotículas dos reagentes se aderirem a superfície da
partícula e assim dar início a coleta.
• O tempo de condicionamento precisa ser determinado
experimentalmente para cada minério e para cada condição
operacional.
Etapas de flotação
• Em tratamento de minério é difícil obter o teor e a recuperação 
desejados em uma única etapa.
Figura 18-Flotação Direta.
Etapas de flotação
• Na flotação (DIRETA) executa-se:
• Etapa Rougher: na qual se obtém um concentrado pobre e um rejeito
com um certa quantidade de minerais de interesse.
• O rejeito Rougher segue para outra etapa denominada Scavenger,
recuperando o que ainda tem valor (flotado do scavenger)
mandando-o de volta a alimentação da etapa Rougher. O deprimido
do scavenger é o rejeito final (barragem).
• O flotado da etapa Rougher alimenta uma etapa denominada
Cleaner, na qual o flotado é o concentrado final e o afundado
retorna a alimentação da etapa Rougher.
Etapas de flotação
• Na flotação reversa (minério de ferro) basta chamar a etapa de
Cleaner como Scavenger e a etapa Scavenger como Cleaner:
Figura 19- Flotação reversa de minério de ferro. 
Aeração no Processo de Flotação
• A utilização do “ar” em um processo de flotação é de grande
importância.
• A condição necessária para que ocorra flotação: colisão entre
partículas e bolhas.
• A probabilidade de a colisão ocorrer aumenta com a taxa de aeração. 
Entretanto, o aumento exagerado da taxa de aeração pode acarretar 
um aumento exagerado do tamanho das bolhas.
Aeração no Processo de Flotação
• Na Flotação reversa, a adição de pouco ar pode acarretar perda na
qualidade do produto, pois partículas que deveriam flotar afundam
para o concentrado (resultado da pequena probabilidade de colisão
entre partículas e bolha.
• Já a adição excessiva de ar pode conduzir a baixas recuperações , a
separações pouco seletivas, resultado de um intenso arraste.
Flotação- Tamanho das bolhas
• Bolhas com os menores tamanhos possíveis devem ser produzidas,
uma vez que, fisicamente, partículas colidindo com uma fração da
superfície da bolha distante do seu eixo não aderem à superfície.
• A presença de várias bolhas tende a aumentar a eficiência de colisão,
logo tende a melhorar a eficiência do processo.
Bibliografia
• Livro Tratamento de Minérios Vol 4- Arthur Pinto Chaves e demais 
autores.
• Apostila Dominus.