cap 1 flotacao CIRCUITOS

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Exemplos de sistemas de Flotação
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Aspectos práticos da flotação
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Relação Recuperação metálica x teor
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Configurações Típicas de Circuitos de Flotação
Flotação em etapas – Flotação Direta
Rejeito Final
Concentrado Final
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5.2 – Configurações Típicas de Circuitos de Flotação
Flotação em etapas – Flotação Reversa
Rejeito Final
Concentrado Final
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Circuitos de flotação
Minério de Ferro
Fosfatos
Carvão
Sulfetos
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Minério de Ferro
Mineralogia dos Minérios de Ferro: 
Minerais-minério: óxidos de Fe (hematita e magnetita) e hidróxido (goethita).
Minerais de ganga: principalmente silicatos, dos quais quartzo é o predominante; minerais de alumínio como a gibbsita; exemplos de outros silicatos são a caulinita, micas e talco; em alguns casos fosfatos como a apatita e a wavellita.
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Qualidade química dos produtos 
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Minério de Ferro
Objetivo:
	A flotação tem por objetivo a separação seletiva entre quartzo e minerais portadores de ferro.
Problemática: 
	Todos os minerais envolvidos, com a exceção do talco (que é raro), são muito HIDROFÍLICOS.
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Minério de Ferro
Possíveis rotas:
Flotação direta dos minerais de ferro com coletores aniônicos em pH neutro.
Flotação reversa dos silicatos com coletores catiônicos (mais aplicada industrialmente).
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Flotação Direta
Potenciais coletores:
Oleato de sódio (ácido oléico)
Outros ácidos graxos e seus sabões
Sulfatos e sulfonatos graxos
Hidroxamatos
A adsorção destas espécies promovem alta 
hidrofobicidade no óxidos de ferro!
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Flotação Direta
Chart1
		10		10
		15		10
		35		25
		75		40
		95		65
		90		50
		82		35
		73		25
		60		15
		35		10
		10		5
5x10-6M
5x10-5M
pH
% flotabilidade
Flotação de hematita com oleato de sódio - esquemático
Sheet1
		
						pH		Quartz
						6		20		25		10
						7		30		40		10
						8		45		55		15
						9		65		75		35
						9.5		80		90		45
						10		85		95		50
						10.5		82		95		35
						11		87		95		25
						11.5		80		85		15
						12		65		70		10
						12.5		45		50		5
		
		
				schematic
Sheet1
		
5x10-6M
5x10-5M
1x10-4M
Quartz
pH
% flotability
Quartz Flotation with Dodecylamine Hydrochloride - schematic
Sheet2
		
						pH		Hematita
						4		3		10		10
						5		7		15		10
						6		20		35		25
						6.5		35		75		40
						7		38		95		65
						7.5		35		90		50
						8		21		82		35
						8.5		10		73		25
						9		7		60		15
						10		3		35		10
						11		3		10		5
		
		
				schematic
Sheet2
		
5x10-6M
5x10-5M
pH
% flotabilidade
Flotação de hematita com oleato de sódio - esquemático
Sheet3
		
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Dificuldades:
 Atingir alta seletividade:
Custo operacional elevado por causa de alto consumo específico ou de alto custo com reagentes (hidroxamatos).
Flotação Direta
-Íons em solução causam a precipitação de espécies coletoras indiscriminadamente sobre todas as superfícies, mesmo na presença de depressores/dispersantes.
-Ativação inadvertida da superfície dos silicatos pelas espécies iônicas em solução causando também perda de seletividade.
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	Potenciais coletores:
	Coletores catiônicos da família das aminas (especialmente acetatos de eteramina e éter diamina).
Flotação Reversa
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Flotação Reversa
Combinação típica de reagentes:
Depressor: amido gelatinizado com soda; dosagem 400-800g/t. (normalmente amido de milho, mas também pode ser usado amido de mandioca).
Coletor: acetato de éter amina (C10, cadeia carbônica: isodecil); dosagem 30-80g/t.
Espumante: quando necessário usa-se poliglicol sintético; dosagem 5-10g/t.
Modulador de pH: NaOH; dosagem 300g/t; pH entre 9,5 e 11. (após a flotação usa-se, normalmente, CO2 para adequar o pH para a filtragem) .
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AMIDO - gelatinização
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Flotação Reversa
Interações entre os reagente e as partículas minerais:
Primeiramente o amido é adicionado no sistema e se adsorve seletivamente na superfície da hematita. 
Posteriormente, adiciona-se a amina que se adsorve na superfície do quartzo.
Forças de van der Waals também desempenham um papel na formação de espécies diméricas (espécie catiônica + não-iônica), chamadas de HEMIMICELAS. Estes dímeros (agregados iono-moleculares) aparentemente aumentam o grau de hidrofobicidade da superfície do quartzo por sua co-adsorção.
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HEMATITA
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Superfície 
do
Quartzo
Interface
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AMINA IÔNICA
AMINA MOLECULAR
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HEMATITA
QUARTZO
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BOLHA DE AR
HEMATITA
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BOLHA DE AR
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AGREGADO PARTÍCULA-BOLHA BEM SUCEDIDO
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AGREGADO PARTÍCULA-BOLHA BEM SUCEDIDO
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Flotação Reversa
Vantagens:
Menor sensibilidade a espécies iônicas dissolvidas.
Menor consumo de coletor e seu potencial uso como espumante.
Excelente combinação coletor/depressor, em termos de seletividade e de dosagem em níveis econômicos.
Boa modulação da coleta através do pH.
Flexibilidade para o emprego de espumantes sintéticos e/ou surfatantes não iônicos como reforçadores quando necessário.
Alto grau de hidrofobização do quartzo por aminas.
Potencial reutilização da amina por dessorção seletiva.
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Flotação Reversa
Desvantagens:
Na presença de hidróxido de alumínio, a seletividade é afetada pois os silicatos podem ser co-deprimidos pelo amido.
Custo relativamente alto do coletor.
Espumas mineralizadas de difícil manuseio, requerendo, por exemplo, dimensionamento de bombeamentos com altos fatores de espuma.
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Exemplo de um circuito de flotação de minério de ferro em coluna.
?
? Flotação direta ou reversa
? Segunda etapa de flotação (scavenger ou cleaner)?
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Fosfatos
Mineralogia dos Minérios Fosfáticos: 
Minerais-minério: apatita.
Minerais de ganga: magnetita, micas, quartzo, calcita, dolomita, anatásio, barita.
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Fosfatos
Objetivo:
	A flotação tem por objetivo a separação seletiva entre a apatita e minerais de ganga.
Problemática: 
	Seletividade (devido à grande similaridade de comportamento dos minerais de fosfatos e de ganga frente ao processo de flotação aniônica). 
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Fosfatos
Variáveis na flotação:
Características da amostra (estrutura e composição, ex.: cristalinidade e impurezas).
Características do coletor (seletividade do grupo funcional, comprimento de cadeia e concentração).
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Fosfatos
Depressor:
 Amido de milho (fubá) - Tornar hidrofílico minerais contidos na ganga.
Um aumento excessivo de amido acarreta depressão dos minerais de interesse reduzindo a recuperação.
Silicato de sódio – Deprime quartzo e dispersa lama.
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Coletor:
Oleato ou sulfosuccinamato (Hidrocol).
Um aumento excessivo acarreta a coleta de minerais de ganga reduzindo o teor de P2O5 no concentrado.
Excessos podem também acarretar a perda de recuperação devido à mudança de orientação da carga do coletor
Fosfatos
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Carvão
Valorização das frações finas mudanças nas políticas econômicas e utilização de recursos energéticos. 
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Carvão
Aplicação:
	O objetivo da flotação em uma usina de beneficiamento de carvão mineral é apenas aumentar a recuperação de finos metalúrgicos, sendo que as frações grosseiras são recuperadas por processos densitários, que possuem menor custo e não necessitam do uso de reagentes químicos, portanto, com menores riscos ao meu meio ambiente.
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Carvão
Carvão betuminoso é naturalmente apolar.
Mineral-minério: carvão.
Minerais de ganga: pirita e minerais silícicos.
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Carvão
Reagentes utilizados na flotação:
Reforçadores de hidrofobicidade: hidrocarbonetos líquidos derivados do petróleo.
Oléo diesel (950 g/t)
Espumante:
Óleo de pinho (ação coletora) (200g/t)
Metil-isobutil-carbinol (espuma “rala”, mas menor teor de cinzas)
Depressor:
Pirita: cal, NaCl, KCl ou FeCl3
Minerais silícicos: silicato de sódio
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Carvão
Importância do uso de reforçadores de hidrofobicidade:
 Squeezing out effect ou efeito de segregação é importante pois, se a superfície do carvão estiver oxidada ou contaminada com outras espécies, ele garante a hidrofobicidade das partículas.
SELETIVIDADE!!!!!
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Resultados de testes de flotação em bancada de um minério de carvão com e sem óleo diesel.
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Carvão
Peculiaridades na flotação de carvão:
Usualmente é feita em um estágio.
Opera com granulometrias mais grosseiras.
Polpas diluídas – 3 a 8% em peso.
Cinética é fator de grande importância.
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Planta de flotação de carvão com um estágio. 
Operando com o equipamento PNEUFLOT®
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Sulfetos
Os minerais sulfetados apresentam propensão a oxidação superficial, elevada condutividade elétrica e contêm enxofre, um elemento químico bastante eletronegativo.
O potencial eletroquímico (Eh) dos sistemas de flotação de sulfetos devem ser bem controlados para garantir uma boa operação.
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Sulfetos
Sistemas de flotação de sulfetos: 
Cobre – calcosita(Cu2S), calcopirita(CuFeS2), bornita(Cu5FeS4), covelita(CuS)
Chumbo – galena (PbS), cerusita(PbCO3), anglesita(PbSO4)
Zinco – esfalerita (ZnS), willemita(Zn2SiO4)
Níquel – pentlandita((Fe,Ni)9S8)
Outros – sulfetos contendo ouro, cobalto, molibdênio, antimônio.
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Sistema Cobre
Assembléia mineral: 
	calcosita(Cu2S),calcopirita(CuFeS2),bornita(Cu5FeS4), covelita(CuS).
Os sulfetos de cobre associados a pirita (FeS2) e pirrotita (Fe(1-x)S (com x variando 0 a 0,2)) são os de mais difícil seletividade, pois o uso exagerado de depressores para o ferro pode deprimir o cobre também.
Flotação em circuito alcalino, sendo a cal o modulador de pH, os coletores podem ser xantatos, ditiofosfatos, ditiocarbamatos sozinhos ou misturas. 
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Sistema Chumbo-Zinco
Minerais sulfetados – esfalerita (ZnS) e galena(PbS).
Minerais de ganga – pirita, pirrotita, calcita, dolomita, quartzo, silicatos, barita.
Principal fonte de zinco em todo o mundo é a esfalerita ou blenda. E a galena é a principal fonte de chumbo.
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Sistema Chumbo-Zinco
O processo: O procedimento padrão é flotar sequencialmente galena e a esfalerita, mas a flotação “bulk”, seguida de separação também é viável industrialmente.
A galena flotada em pH 8-10 com etil ou propil-xantato, a esfalerita é desativada com sulfato de zinco na moagem. 
Aumenta-se o pH visando deprimir sulfetos de ferro, a esfalerita é ativada com sulfato cúprico e flotada com a adição de mais xantato ao sistema. 
O rejeito da flotação de zinco (sulfetos de Fe e pirita) é condicionado carbonato de sódio e reduz-se o pH para 9 flotando a pirita com isopropil xantato. Isso permite a recuperação do sulfeto de Fe para ser posteriormente aproveitado para produção de ácido sulfúrico e dos metias preciosos associados, especialmente à pirita. 
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Sistema cobre-chumbo-zinco
Problemática:
	Apesar da facilidade teórica (quando se mistura os três sulfetos moídos) a complexidade dos minérios reais torna este sistema um dos mais complicados, especialmente quando a oxidação superficial leva à dissolução de íons cúprico que ativam a esfalerita, baixando a seletividade do processo. 
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Sistema cobre-chumbo-zinco
O processo:
Assemelha ao sistema chumbo-zinco, com exceção de uma primeira etapa, na qual realiza-se a flotação do cobre e chumbo.
Na segunda etapa, tanto pode-se deprimir cobre quanto o chumbo. O cobre pode ser deprimido com cianeto e a galena com sulfito, SO2 ou dicromato.
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Sistema cobre-níquel
A pentlandita é o principal sulfeto de níquel, ocorre frequentemente associado a calcopirita e pirrotita (Fe(1-x)S) niquífera.
A separação pentlandita ((Fe,Ni)9S8) /calcopirita(CuFeS2) pode ser feita por flotação ou via pirometalúrgica.
Na separação, por flotação, a penthandita e pirrotita são deprimidas por cal, cianeto ou dextrina e a calcopirita flotada com xantato. A separação da pirrotita geralmente ocorre por combinação de flotação e separação magnética.
OBS: a pirrotita pode conter até 5% de níquel ou cobalto.
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Sistema cobre-molibdênio
A associação de molibdenita com sulfetos de cobre, especialmente calcopirita é bastante comum. Um exemplo de ocorrência de minérios de cobre com presença de molibdênio é em Andina e Chuquicamata, no Chile. Normalmente, aos minérios de cobre e molibdênio, estão associados os minerais bornita (Cu5FeC4), quartzo (SiO2), calcita (CaCO3) e calcocita (Cu2S). 
 Molibdenita (MoS2): minério de molibdênio, normalmente é encontrado associado a silicatos de cálcio, scheelita e calcopirita.
Calcopirita (CuFeS2): minério de cobre mais abundante na natureza, sendo uma das fontes mais importantes desse metal.
A molibdenita é um dos poucos minerais que apresentam uma hidrofobicidade natural. O processo mais comum para separação de sulfetos de cobre e molibdênio é a depressão do sulfeto de cobre e flotação do sulfeto de molibdênio.
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Sistema cobre-molibdênio
Reagentes:
Coletor: Os xantatos podem ser utilizados como coletores para molibdenita, no entanto não são específicos para este mineral. Utiliza-se também óleos minerais e vegetais não polares (hidrocarbonetos) como reforçadores de hidrofobicidade (são utilizados na forma de emulsão para aumentar a difusão em solução aquosa).
Depressores: O cianeto de sódio tem o uso bastante difundido como depressor para sulfetos de cobre, especialmente calcopirita. No entanto, o hidrossulfito de sódio (NaHS) tem sido bastante utilizado devido a aspectos ambientais. Na sua utilização é indesejável polpas aeradas, pois o oxigênio oxida o enxofre a tiossulfato, sulfato, etc, resultando em um maior consumo do reagente. Uma opção para que não ocorra tal oxidação é o uso de nitrogênio como gás. O uso do depressor causa uma variação no potencial eletroquímico da calcopirita fazendo com que ela não possa ser coletada pelo xantato.
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Sistema cobre-molibdênio
Reagentes:
Modificadores: Para regular o pH usa-se leite de cal (pois o íons cálcio não exerce papel de ativador ou desativador neste sistema).
Espumante: iso-butil carbinol e/ou propileno glicol.
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Sistema cobre-molibdênio
Possível circuito para flotação de molibdenita:
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Sistema ouro 
(associado a minério sulfetado: calcopirita/pirita)
Unidade de Maracá (Goiás):
O ouro está associado a calcopirita e/ou pirita. 
Deseja-se concentrado de cobre com teor superior a 25% (de acordo com especificação). 
Geralmente o ouro está associado à calcopirita, assim ouro flota junto com cobre concentrando-se no concentrado de cobre (paga-se melt => separar ouro e cobre)
Dificuldade: algumas vezes o ouro associa-se predominantemente à pirita. Assim perde-se um pouco no teor de cobre do concentrado para favorecer o teor de ouro: “jogo de interesses”.
Pirita é usada para produção de ácido sulfúrico.
OBS: em outras unidades o ouro pode esta associado a arsenopirita.
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Unidade de Maracá (Goiás):
 Adiciona-se xantato na moagem: coletor para todos os sulfetos.
Células Rougher 
Adiciona coletor secundário: tionocarbamato
(0,4% Cu => 5% Cu) 
↑ pH: 10,5 a 11 (para deprimir pirita)
Adiciona coletor secundário: tionocarbamato 
Células cleaner
 5%Cu => 15% Cu
Coluna cleaner
 15%Cu => 25% Cu
Sistema ouro (associado a minério sulfetado: calcopirita/pirita)
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