Flotação Com Numeração Slides ATUALIZADO

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Flotação
ALINE DA LUZ PASCOAL
FABRÍCIA CRISTIANY DA SILVA
LUIZ FERNANDO PEREIRA DO NASCIMENTO
NATÁLIA GOMES COTA
THÚLIO PEREIRA DE OLIVEIRA
Introdução
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Concentração por Flotação
É um dos métodos mais utilizados 
É um processo de separação físico-químico que utiliza a diferença nas propriedades de superfície dos minerais valiosos e as gangas minerais indesejadas 
Exige dos minerais três condições básicas: 
Diferenciabilidade
Liberabilidade
Separação dinâmica
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Hidrofobicidade e Hidrofilicidade
 A seletividade do processo distintos graus de hidrofobicidade.
“Molhabilidade”
 Afinidade pela água partículas hidrofílicas
 Polares – apresentam dipolo
 Rejeição pela água partículas hidrofóbicas
 Apolares
 
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Processo de Flotação
É constituído por uma polpa - mistura composto por liquido, quase sempre água, por ser constituída por moléculas polares mais uma fase sólida, partículas minerais- mais uma fase gasosa, quase sempre o ar, moléculas apolares. 
É necessário que ocorra a colisão e a adesão entre as bolhas e as partículas de caráter hidrofóbico. As bolhas devem ser resistentes o suficiente para permitir a adesão e o transporte das partículas, se rompendo apenas no final da etapa de transporte, na zona de espuma. 
De acordo com Vieira (2008), o tamanho da partícula é de grande importância no processo hidrodinâmico. 
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Princípios de Propriedades da Interface
As interfaces podem ser: sólido-sólido, solido-líquido, sólido-gás, líquido-líquido e líquido-gás
Os fenômenos interfaciais baseiam-se em baseia em modelos empíricos e em medidas experimentais de três grandezas: adsorção, tensão superficial e potencial zeta.
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Os mecanismos mais importantes de geração de carga superficial de sólidos em meio aquoso são:
Ionização da superfície;
Dissolução de íons;
Adsorção de íons provenientes da solução e
Defeitos na rede cristalina dos minerais.
A formação de uma dupla camada elétrica (DCE) na interface sólido/líquido ocorre pela atração de íons de carga elétrica contrária à carga do sólido, denominados de contra íons visando, desta forma, o equilíbrio da carga na interface (CHAVES, 2006).
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Classificação dos Minerais
Polares ou não-polares características de superfície
As superfícies de minerais não-polares ligações fracas (van der Waals) não se ligam facilmente aos dipolos de água (hidrofóbicos).
Minerais com superfície covalente ou iónica forte polares (hidrofílicos).
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O grupo polar de minerais foi subdividido em várias classes dependendo da magnitude de polaridade (Wrobel, 1970), que aumenta dos grupos 1 a 5 conforme indicado na Tabela 1. 
Fonte: WILLS; NAPIER-MUNN (2006)
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Reagentes de Flotação
São compostos orgânicos e inorgânicos adicionados com o objetivo de controle das características das interfaces envolvidas no processo.
 
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Os reagentes empregados na flotação apresentam de C6 a C18 carbonos na cadeia. 
Homólogos mais curtos que C6 não apresentam atividade superficial suficiente
Superiores a C18 tornam-se excessivamente insolúveis chegando, em alguns casos, a se tornarem pastosos (VALADÃO, 2007).
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Coletores
Substancias orgânicas surfactante - moléculas que apresentam um caráter duplo, do tipo R-Z - Grupo não polar (R) e um grupo polar (Z).
O grupo não polar - hidrocarboneto, não possui um dipolo permanente - parte hidrofóbica
O radical R pode ser de cadeia linear, ramificada ou cíclica – hidrofílica
Os coletores são classificados em aniônicos, catiônicos e não-iônicos
Figura 1 – Característica da molécula heteropolar do coletor
Fonte: Flotação no Tratamento de Minério (Baltar, 2008)
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Depressores ou Modificadores 
Melhoram a interação entre a superfície do mineral e moléculas de água, além de evitar a adsorção do coletor sobre o mesmo. 
Podem ser do tipo orgânico e inorgânico.
Compostos orgânicos como os polissacarídeos (amidos, dextrinas e seus derivados)
 Já o óxido de cálcio e o hidrossulfureto de sódio são exemplos de depressores inorgânicos que deprime a pirita e o cobre, respectivamente (NASCIMENTO, 2010). 
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Espumantes
São compostos não iônicos reduzir a tensão interfacial líquido-gás promover estabilidade da espuma.
 O tamanho das bolhas é determinado principalmente pelo espumante, que previne a coalescência entre elas, e aqueles que são mais eficientes em reduzir o tamanho das bolhas são também os que apresentam espumas mais estáveis.
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Espumantes
Espumantes: 
grupo polar hidroxil (-OH) não tem propriedades de coletor e, por isso, se destacam sobre os outros. 
radical carboxílico (COOH) apresentam-se com propriedades tanto de espumante quanto de coletor.
O espumante é essencial no processo de flotação porque quando a superfície de uma partícula mineral torna-se hidrofóbica através da adsorção de um coletor, a estabilidade da agregação de uma partícula na bolha depende da eficiência do agente espumante (NASCIMENTO, 2010). 
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Figura 2 – Estrutura típica de uma espuma de três fases 
Fonte: Silva, 2008
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Aeração na Flotação
A utilização do “ar” é de grande importância ocorra a colisão entre partículas e bolhas. 
A probabilidade de a colisão ocorrer aumenta com a taxa de aeração. 
A captura de uma partícula hidrofóbica por uma bolha de ar envolve os principais sub processos a seguir:
Colisão partícula/bolha;
Afinamento e ruptura do filme (desagregação) e
Estabilidade do agregado partícula/bolha.
Outro parâmetro de extrema importância tamanho das bolhas. 
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Flotação de Oxi-Minerais
Amplo e diversificado. Verificam-se diversas diferenças de composição química, estrutura cristalina e solubilidade em água. 
O elemento comum oxigênio.
É constituída pelo elemento oxigênio e os íons O- ou OH (Brandão, 1995). 
As ligações entre o oxigênio e os outros elementos é predominantemente iônica e/ou covalente, raramente as ligações de hidrogênio estão presentes.
O processo de quimissorção é o mecanismo predominante, especialmente no caso de ácidos carboxílicos de cadeia longa ou seus sabões alcalinos. 
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Flotação de Oxi-Minerais
É muito comum em sistemas de flotação a ocorrência simultânea e superposta das adsorções químicas e físicas, levando-se em consideração os tipos de ligações possíveis na adsorção de coletores na interface sólido/líquido (Peres, 2001):
Ligação normal: é desenvolvida entre o mineral e o grupo polar do coletor e pode ser de natureza física ou química; 
Ligação lateral: desenvolvida pelas espécies adsorvidas entre si, tendo como exemplo as ligações de van der Waals entre as cadeias de hidrocarbonetos dos coletores.
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Flotação de Oxi-Minerais
A flotação reversa de minério de ferro é realizada em pH em torno de 10,0 onde a superfície do quartzo é altamente negativa. 
Segundo Cabral (2010), a flotação do minério de ferro pode ser realizada de quatro formas distintas: 
 
Flotação catiônica de minerais oxidados, utilizando aminas como coletores para ativação do flúor, em pH ácido; 
Flotação catiônica de quartzo, utilizando aminas, em pH de faixa neutra e alcalina;
Flotação de minerais oxidados de ferro, utilizando coletores aniônicos em ph na faixa neutra a ácida;
Flotação de sílica, utilizando coletores aniônicos, em pH alcalino, ativado por cálcio.
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Flotação de Oxi-Minerais
Conforme relatado por Lopes (2009), a flotação de minério de ferro pode ser realizada por duas rotas:
Direta - reagentes aniônicos como sulfato de petróleo ou ácidos graxos
 Reversa - a sílica é flotada com o auxílio de reagentes catiônicos (aminas) e depressores (amido). Mais comuns e utilizadas
As aminas desempenham a função de espumante, dispensando o uso do mesmo, são substâncias químicas derivadas da amônia (NH3). Os coletores de quartzo usados pela indústria mineral são
éter aminas, parcialmente neutralizadas com acetato (CARVALHO; MARTINS, 2005).
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Flotação de Sulfetados
No caso das partículas dos sulfetos associadas a partículas de ouro, apesar das mesmas não serem tão hidrofílicas quanto aquelas dos oxi-minerais, em regra requerem a adsorção de um coletor para serem coletadas pela fase ar. 
Como relatado por Albuquerque et al (2004), muitas vezes a recuperação desses sulfetos é afetada pela formação de produtos da oxidação em sua superfície. 
A oxidação da pirita leva à formação de Fe(OH)3 e xantato férrico e da arsenopirita à formação de FeOOH e dixantógeno, sendo que a arsenopirita oxida-se mais rapidamente, logo considera-se esta como um mineral menos nobre. Tanto o xantato férrico quanto o dixantógeno são espécies 
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Flotação de Sulfetados
De fato o desempenho do processo de flotação de sulfetos sofre variações significativas pela formação de diversos produtos de oxidação. 
Albuquerque et al. (2004) citam: 
- enxofre elementar; 
- tiossulfato; 
- hidróxidos metálicos 
que são frequentemente detectados em polpas aeradas.
 
Existe ainda a interação entre os sulfetos e os componentes da polpa, tais como: 
- qualidade da água; 
- quantidade de oxigênio dissolvido; 
- tipo de coletores; 
- presença de ativadores e / ou depressores. 
Nestas interações estão presentes mecanismos eletroquímicos que envolvem a oxidação da superfície mineral, já que tanto a pirita quanto a arsenopirita são muito susceptíveis ao processo de oxidação.
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Figura 3 – Principais coletores utilizados no processo de flotação de sulfetos.
Fonte: Wills' Mineral Processing Technology. An Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral (Wills, Napier-Munn; 2006)
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Os tio-compostos apresentam um grupo polar contendo pelo menos um átomo de enxofre não ligado ao oxigênio.
 Suas principais propriedades são: 
baixa ou nenhuma atividade na interface líquido/ar, caracterizando a ação coletora e a ausência de ação espumante; 
diminuição da solubilidade com o aumento da cadeia carbônica; 
alta atividade química em relação a ácidos, agentes oxidantes e íons metálicos; 
ausência de agregados coloidais (micelas) nas soluções. Idealmente a melhor classificação leva em conta a funcionalidade do coletor, ou seja, sua estrutura química, grupo funcional e a fonte doadora de átomos.
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Máquinas de flotação
As características fundamentais de uma máquina de flotação são relatadas como:
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Máquinas de flotação
Segundo Oliveira (2004), os fatores avaliação de performance das máquinas de flotação são apontados como sendo:
Desempenho: teor e recuperação 
Capacidade em t/h de sólidos na alimentação por unidade de volume 
Custos operacionais por t de sólidos alimentada 
Facilidade de operação 
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Classificação das Máquinas de flotação
células mecânicas
células pneumáticas 
coluna de flotação
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Classificação das Máquinas de flotação
Figura 4 – Célula Mecânica
Fonte: Estudo da Influência de Íons Contaminantes na Flotação de Apatita em Coluna (Santos, 2010) 
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Classificação das Máquinas de flotação
Figura 5 – Células Pneumáticas
Fonte: Estudo da Influência de Íons Contaminantes na Flotação de Apatita em Coluna (Santos, 2010) 
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Classificação das Máquinas de flotação
Figura 6 – Representação esquemática de uma coluna de flotação
Fonte: Efeito do Tempo de Residência sobre a Recuperação Metálica da Flotação Colunar Reversa de Minério de Ferro (Mazon, 2006)
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Principais Condicionantes para a Flotação
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Considerações Finais
A concentração de minérios por flotação vem garantindo a recuperação de grandes volumes de minérios
Assim a importância do estudo da aplicabilidade da flotação, bem como a necessidade de um extremo controle associado a esta operação unitária, que possui várias variáveis operacionais e parâmetros a serem observados.
Observou-se a grande flexibilidade desta técnica de concentração
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REFERÊNCIAS
ALBUQUERQUE Jr., C. R. F., DUTRA, A. J. B., Um Estudo Eletroquímico da Oxidação e da Adsorção de Xantato nas Superfícies de Pirita e Arsenopirita. XX ENTMME, Florianópolis, pag. 135 – 140, 2004.
 
BALTAR, C. A. M. Flotação no Tratamento de Minério. Recife: [s.n.], 2008. 209 p
 
BRANDÃO, P. R. G. – 1995 – Curso de Flotação. Realizado internamente na Minerações Brasileiras Reunidas, MBR.
 
CABRAL, Aloísio Sá. Rotas de processo para minérios goethíticos. 93f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Mineral) - Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Minas Gerais (Brasil). 2010. 
 
CHAVES, Arthur Pinto. Teoria e prática do tratamento de minérios - Flotação: O estado da arte no Brasil. 1. Ed. São Paulo: Signus, 2006. v. 4.
 
 
CARVALHO, William Ricardo de; MARTINS, Jader. Análise do efeito da granulometria da sílica na flotação convencional reversa de minério de ferro. REM: Revista Escola de Minas, Ouro Preto, ano, n.58(3): 219-223, jul. set. 2005. 
 
 
LIMA, Neymayer Pereira; VALADÃO, Geoge Eduardo. Avaliação do efeito da granulometria no processo de flotação. REM: Revista Escola de Minas, Ouro Preto, ano, n.61(4): 473-477, out. dez. 2008. 
 
 
PERES, Antônio Eduardo Clark, SALUM, Maria José Gazzi. Métodos de concentração. In: Apostila de Tratamento de Minérios, Departamento de Engenharia de Minas da Escola de Engenharia da UFMG, p.109-149. Belo Horizonte, MG. 2004.
 
LOPES, Gilmara Mendes; LIMA, Rosa Malena Fernandes. Flotação direta de minério de ferro com oleato de sódio. REM: Revista Escola de Minas, Ouro Preto, ano, n.62(3), p.323-329, jul. set. 2009. 
 
MAZON, R. Efeito do Tempo de Residência sobre a Recuperação Metálica da Flotação Colunar Reversa de Minério de Ferro. Ouro Preto: Escola de Minas de Ouro Preto, 2006. 112p. (Dissertação, Mestrado, Tratamento de Minério).
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