Célula de flotação-1

Prévia do material em texto

1 
SEPARAÇÃO POR FLOTAÇÃO E MAQUINAS ( CÉLULAS MECÂNICAS ). 
By Zamboni 
 1. INTRODUÇÃO O objetivo será descrever sucintamente um texto a respeito do processo de flotação, ate porque flotação é uma ciência a parte no contexto do mundo da mineração. Vou tentar falar dos aspectos básicos da flotação, principais processos, descrever os tipos de aeradores (geradores de bolhas de ar/tamanhos de bolhas), que são nada mais, nada menos equipamentos utilizados na indústria da mineração. Ate porque, se for descrever os princípios de propriedade das interfaces, falar de reagentes e mecanismos de ação, este material vai virar um livro, é não é essa a ideia, vou apenas comentar alguma coisa importante. A ideia também é de não é falar como se da o processo flotação de nenhum minério, não vou abordar nenhum case, como por exemplo, flotação de minérios fosfáticos, ouro, cobre chumbo, zinco, níquel, cloreto de potássio, silicatos, ferro, feldspatos, magnesita, talco, bauxita e carvão, ate porque esse texto iria virar uma bíblia. 
2 
2. PRINCIPAIS PROCESSOS DE FLOTAÇÃO Flotação por Espumas (froth flotation): é o processo mais comum e o mais importante. Neste processo, os minerais hidrofobizados dispersos, no meio aquoso, são coletados por bolhas de ar e arrastados à superfície, sendo removidos na camada de espumas por transbordo ou mecanicamente. Os minerais hidrofílicos permanecem na fase aquosa acompanhando o fluxo de água. Flotação em Película (skin flotation): é o processo de separação de minerais utilizando as propriedades da interface água/ar. Neste processo, os minerais são despejados lentamente na superfície da água, as partículas hidrofílicas se molham e afundam e as partículas hidrofóbicas permanecem na superfície sem se molhar, sendo removidas por transbordamento. Flotação em Óleo (bulk oil flotation): é o processo de separação de minerais utilizando as propriedades da interface água/óleo. Neste processo, as partículas minerais são agitadas em uma suspensão água/óleo. Após repouso do sistema binário (água/óleo), as partículas hidrofílicas molhadas afundam e as partículas hidrofóbicas se concentram na interface água/óleo. Flotação Carreadora (carrier flotation): é o processo de flotação usado para recuperar partículas ultrafinas, utilizando-se minerais com granulometria grosseira previamente hidrofobizado. As partículas ultrafinas hidrofóbicas aderem às partículas grosseiras, que são carreadas pelas bolhas de ar e então flotadas. Eletroflotação: é o processo de flotação onde as bolhas de gás são geradas pela decomposição eletroquímica da água. Flotação em floco (floc flotation): é um processo de flotação utilizado para recuperação de partículas finas, após a agregação seletiva das mesmas. Após a agregação seletiva, os flocos formados são flotados de modo tradicional. O processo de flotação por espumas é a modalidade mais utilizada na tecnologia mineral para concentração de minerais e apresenta termos técnicos específicos para definir a maneira ou modus operandi de como a flotação está sendo conduzida. A seguir, algumas definições dos processos mais usuais de flotação: Flotação direta: é quando os minerais de interesse são flotados e separados nas espumas. Os minerais de ganga acompanham o fluxo da polpa mineral. Flotação reversa: é quando os minerais de ganga são flotados e os minerais de interesse permanecem na polpa mineral. Flotação coletiva (bulk flotation): é quando um grupo de minerais com características semelhantes são flotados em conjunto. Flotação seletiva: é quando uma única espécie mineral é flotada. Flotação instantânea: (flash flotation): é quando a flotação é realizada em intervalos de tempo curto, logo após a moagem. As partículas mistas (não liberadas) retornam ao moinho para uma nova etapa de moagem e, a seguir, são novamente flotadas. 
3 
3. ASPECTOS BÁSICOS DA FLOTAÇÃO 
 Flotação em espuma, ou simplesmente flotação, é um processo de separação aplicado a partículas sólidas que explora diferenças nas características de superfícies entre as várias espécies presentes. 
 O método trata misturas heterogêneas de partículas suspensas em fase aquosa (polpa). Os fundamentos das técnicas que exploram características de superfície estão em um campo da ciência conhecido como “Físico-química das Interfaces”, “Química de Superfície”, “Química das Interfaces” ou “Propriedades das Interfaces”. 
 A diferenciação entre as espécies minerais é dada pela capacidade de suas partículas se prenderem (ou prenderem a si) a bolhas de gás (geralmente ar). Se uma partícula consegue capturar um número suficiente de bolhas, a densidade do conjunto partícula-bolhas torna-se menor que a do fluido e o conjunto se desloca verticalmente para a superfície, onde fica retido e é separado numa espuma, enquanto que as partículas das demais espécies minerais se mantêm inalterada a sua rota. 
 A concentração de minerais requer três condições básicas: 
 Liberabilidade: A liberação dos grãos dos diferentes minerais é obtida através de operações de fragmentação (britagem e moagem) intercaladas com etapas de separação por tamanho; 
 Separabilidade dinâmica: relacionada aos equipamentos empregados (variáveis operacionais) As máquinas de flotação se caracterizam por possuírem mecanismos capazes de manter as partículas em suspensão e de possibilitar a aeração da polpa; 
 Diferenciabilidade: base da seletividade do método. Existência de partículas “hidrofóbicas” e hidrofílicas”. HIDROFOBICIDADE E HIDROFILICIDADE. 
 O conceito de hidrofobicidade de uma partícula está associado à sua umectabilidade ou molhabilidade pela água. Partículas mais hidrofóbicas são menos ávidas por água. 
 O conceito oposto à hidrofobicidade é designado como hidrofilicidade. Ou seja, partículas que possuem afinidade química com a água. 
 Compostos Polares (Dipolo permanente): Água e Partículas Hidrofílicas. 
 Compostos Apolares: Ar e Partículas Hidrofóbicas 
 Minerais naturalmente hidrofóbicos: 
 Grafita – C; 
 Molibdenita – MoS2; 
 Talco – Mg3Si4O10(OH)2; 
 Pirofilita – Al2Si4O10(OH)2; 
 Carvões – C; 
 Ouro nativo livre de prata – Au. 
4 
MECANISMO DE SEPARAÇÃO. 
 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 carregadas pelo ar e aquelas hidrofílicas permaneceriam em suspensão. 
 
 
 Em geral, a mera passagem de um fluxo de ar não é suficiente para carrear as partículas hidrofóbicas. Faz-se necessária a formação de uma espuma estável, que é obtida através da ação de reagentes conhecidos como espumantes, os quais abaixam a tensão superficial na interface líquido / ar e têm ainda a importante função de atuar na cinética da interação partícula-bolha, fazendo com que o afinamento e a ruptura do filme líquido ocorram dentro do tempo de colisão. MECANISMOS DE COLETA 
 A propriedade de um determinado reagente tornar seletivamente hidrofóbicos determinados minerais que teoricamente seriam hidrofílicos é devida à concentração desse reagente na superfície desses minerais. Isto é, o reagente se deposita seletivamente na superfície mineral, recobrindo-a de modo que fique sobre a superfície da partícula um filme da substância. 
 Ligação Reagentes-Partículas: 
 Ações elétricas ou eletrostáticas; 
 Ação de forças moleculares tipo Van der Waals, entre outras. 
 Sequência do Mecanismo – As moléculas de reagentes são: 
 Atraídas para as vizinhanças da partícula; 
 Adsorvidas na superfície; 
 Reagem com as moléculas ou íons da sua superfície (penetram na sua estrutura). 
5 
 MODULAÇÃO DE COLETA 
 A substância capaz de adsorver-se à superfície do mineral e torná-la hidrofóbica é denominado coletor e o mecanismo de adsorção e geração de hidrofibicidade é denominado coleta. Já aquela substância que torna a superfície com característica hidrofílica ou, imune à ação do coletor,denomina-se depressor. 
 É importante que haja: 
 Seletividade; 
 Alguns coletores são muito energéticos; 
 Ação do Depressor; 
 Ativadores; 
 Outras importâncias na modulação de coleta: 
 Economia; 
 Diminuir o consumo de coletor; 
 Acertar as condições de acidez ou alcalinidade; 
 Diminuir o consumo de água, etc. 
 Outras substâncias presentes na flotação: 
 Seqüestradores: precipitam íons indesejáveis (Fe3+, Ca2+, Al3+); 
 Espumantes; 
 Reguladores: ajustes de pH (Ex.: Soda Cáustica) 4. PRINCÍPIOS E PROPRIEDADE DAS INTERFACES 
 Fase: Porção homogênea, fisicamente distinta e mecanicamente separável de um sistema, em outras palavras, é uma região do espaço em que a composição química é uniforme e as propriedades físicas e mecânicas são as mesmas. 
 Interface: Transição de propriedade entre duas fases se faz de maneira gradual ao longo de uma região espacial, que apresenta uma de suas dimensões extremamente reduzida, designada como interface. 
 Existem 5 tipos de Interfaces: 
 Sólido-Sólido: “Slime Coating” (Atração eletrostática); 
 Sólido-Líquido: Partícula imersa em meio aquoso; 
 Sólido-Gás: Partícula aderida a uma bolha de gás; 
 Líquido-Líquido: Reagentes imiscíveis em água; 
 Líquido-Gás: Película de água que envolve uma bolha. 
 Todo o conhecimento acumulado se baseia em modelos empíricos e em medidas experimentais de três grandezas: 1. Adsorção: Concentração na Interface (g/cm2). 2. Tensão Superficial: Conceitos mecânicos, termodinâmico e químico. Ligações de H2; Afetada pela concentração de solutos. 1. Potencial Zeta: Propriedades elétricas da superfície. Modelo da DCE. 
6 
 5. REAGENTES. 
 Reagentes de flotação são compostos orgânicos e inorgânicos empregados com o objetivo de controle das características das interfaces envolvidas no processo. 
 Agente ativo na superfície: Qualquer espécie, orgânica ou inorgânica, que apresente tendência a concentrar-se em uma das cinco interfaces possíveis. 
 Surfatante: Espécies ativas na superfície que apresentam um caráter anfipático do tipo R-Z. 
 De acordo com seu papel no processo de flotação, os reagentes são tradicionalmente classificados em COLETORES, ESPUMANTES E MODIFICADORES. 
 
7 
COLETORES: 
 Estrutura Química: 
 Porção Polar: Apresenta diversas funções. Mantém contato com a água; 
 Porção Apolar: não é ionizável e, devido às características elétricas das ligações covalentes, tem maior afinidade pela fase gasosa que pela líquida. 
 Propriedades: 
 Relação do comprimento da cadeia molecular com a hidrofibicidade do reagente (medida pelo ângulo de contato de uma bolha de ar); 
 Cadeias normais são mais fracas que as cadeias isômeras ramificadas. 
 Aumentando-se a energia de adsorção do coletor, diminui-se a seletividade da coleta. A solubilidade diminui com o comprimento da cadeia carbônica e, via de regra, o preço do reagente aumenta. 
 O enxofre dentro do radical polar é mais hidrofóbico que o oxigênio. 
 Alguns coletores, como os sabões de ácidos graxos e as aminas, apresentam poder espumante, que tende a aumentar com o comprimento da cadeia não-polar. 
 Relação do comprimento da cadeia molecular com a hidrofibicidade do reagente (medida pelo ângulo de contato de uma bolha de ar); 
 
8 
 COLETORES ANIÔNICOS 
 Os coletores são distinguidos, em função da sua carga iônica, em aniônicos e catiônicos. Este último grupo se restringe às aminas. Os coletores aniônicos se subdividem, de acordo com a função química correspondente. Os principais são: 
 Ácidos graxos e seus sabões 
◦ Minerais salinos, minerais oxidados e não metálicos (Fosfatos e Fluorita); 
◦ Comprimento de cadeia entre 8 e 12 carbonos; 
◦ Origem vegetal A saponificação é feita com soda cáustica 
 Xantatos 
 Sais do ácido xântico; 
 Flotação de sulfetos e metais nativos; 
 Solúveis em água e estáveis em solução; 
 Não podem ser usados em meio ácido, pois ocorre hidrólise. 
 Os xantatos exibem maior poder coletor e maior seletividade que os ácidos graxos de mesmo comprimento de cadeia. 
 Baixo Preço => Sucesso comercial; 
 Na prática industrial, usam-se soluções diluídas a 10% e os consumos variam entre 5 e 100g/t 
 Aerofloats ® 
 Ditiofosfatos, ésteres secundários do ácido ditiofosfórico; 
 Pouca solubilidade em água; 
 Necessitam condicionamento ou então são adicionados no circuito de moagem; 
 O seu poder coletor cresce com o aumento da porcentagem de P2S5.  Tem menor poder que os xantatos e, por isto, são utilizados em quantidades ligeiramente maiores – 25 a 125g/t 
 São mais afetados pelos depressores que os outros reagentes, o que pode ser muito importante em termos de flotação diferencial; 
 Podem ser usados em misturas com xantatos. 
 São utilizados em soluções a 10%. 
 COLETORES CATIÔNICOS. 
 Os coletores catiônicos são as aminas e seus acetatos; 
 São coletados eletricamente por um mecanismo de primeira espécie; 
 Menos seletivos que os coletores aniônicos e mais afetados por modificadores de coleta; 
 Flotação de não-metálicos, tais como o quartzo (no beneficiamento do itabirito), silicatos, aluminosilicatos e vários óxidos, talcos, micas, etc. 
 A variável operacional mais importante é o pH, seguindo-se o efeito nocivo das lamas. 
 Aumentando o comprimento da cadeia carbônica, aumentam as propriedades coletoras e diminui a solubilidade. 
 Minerais facilmente flotáveis usam aminas de 8 a 15 carbonos e minerais difíceis precisam de aminas de até 22 carbonos. 
9 
 TIO COMPOSTOS E COMPOSTOS IONIZÁVEIS NÃO-TIO 
 Os coletores empregados na flotação de sulfetos são conhecidos como tio-compostos. 
 Exemplos: Xantatos, Mercaptana, Aerofloats® e os Tiocarbamatos. 
 Compostos ionizáveis não-tio: Flotação de não-sulfetos, principalmente silicatos e óxidos. 
 Exemplos: Ácidos Graxos (aniônicos) e as Aminas (catiônicos). ESPUMANTES: 
 Propriedades: 
 Abaixam a tensão superficial na interface líquido/ar e têm ainda a importante função de atuar na cinética da interação partícula-bolha, fazendo com que o afinamento e a ruptura do filme líquido ocorram dentro do tempo de colisão. 
 Compostos orgânicos heteropolares, cuja estrutura é, portanto parecida com a dos coletores. A diferença reside no caráter funcional do grupo polar: o radical dos coletores é quimicamente ativo e capaz – em princípio – de interagir elétrica ou quimicamente com a superfície do mineral a ser coletados. Já os espumantes têm um radical liofílico de grande afinidade pela água. 
 Espumantes utilizados: 
 Alcoóis alquílicos ou arílicos (radical hidroxila), certos aldeídos orgânicos (radical carboxila), certos aldeídos e acetonas (radical carbonila), aminas (radical NH2) e nitrilos (radical CN). As propriedades espumantes aumentam com o comprimento da cadeia não-polar até 7-8 carbonos e depois decaem, aparentemente devido à queda da solubilidade do reagente. REGULADORES 
 Propriedades: 
 Modificadores ou reguladores; 
 Ajuste de pH do sistema (Soda Cáustica); 
 Ajuste do Eh do sistema; 
 Controlar o estado de dispersão da polpa; 
 Facilitar e tornar mais seletiva a ação do coletor (função designada como ativação) e tornar um ou mais minerais hidrofílicos imunes à ação do coletor (função conhecida como depressão). MODULADORES DA COLETA 
 Propriedades: 
 Sais metálicos utilizados para ativar ou 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. 
 Também são muito usados colóides orgânicos, tais como: amido, dextrina, tanino, lignino-sulfonato, entre outros. 
10 
 6. CINÉTICA DA FLOTAÇÃO Ao se flotar um minério composto de dois minerais, A e B, haverá remoção de ambos pela espuma, uma vez que a seletividade não é perfeita. 
 VFlot.A (que se quer flotar) >> VFlot.B 
 VRej.B (rejeição do elemento B)>> VFlot.A. 
 t = grande => Flotação de B pode vir a prejudicaro teor de A no flotado. Exemplo de análise gráfica (Recuperação x Tempo de residência) 
 
11 
7. CONDICIONAMENTO 
 A primeira etapa da operação de flotação é a preparação da polpa. Esse procedimento é realizado em um equipamento denominado condicionador de polpa, que consiste em um tanque agitado mecanicamente com o objetivo de promover, no menor tempo possível (normalmente na ordem de 6 minutos), o condicionamento da polpa com o agente depressor (amido de milho ou mandioca). 
 Quando corretamente especificados e bem dimensionados, promovem ampla circulação dentro do tanque e estabelecem caminhos de fluxo bem definidos. 
 Possibilitam aos equipamentos uma forma mais compacta e otimizam o tempo de residência da polpa. Para o depressor de amido o tempo de residência mínimo é de 6 minutos e normalmente o condicionamento é realizado em dois tangues dispostos em série (esse procedimento evita ou minimiza o curto circuito). 
 No centro do tanque agitador é instalado um draf tub, normalmente suportado por quatro tirantes para regulagem da altura (50 a 150 mm abaixo do nível de transbordo). A alimentação da polpa mais o reagente depressor chega, por gravidade ou bombeamento, no centro do draf tub. Esse procedimento força a polpa circular por todo tangue com objetivo de garantir um tempo de residência mínimo (3 minutos por tanque) antes de seu transbordo. 
 
12 
8. CIRCUITO DE BENEFICIAMENTO. Como em toda operação de concentração, no processo de flotação também é difícil obter o teor e a recuperação desejados em uma única etapa. Genericamente, executa-se uma primeira flotação, chamada rougher, onde se obtém um concentrado pobre e um rejeito que ainda contém teores dos minerais úteis. O concentrado é limpo numa segunda etapa de flotação, denominada cleaner, onde é produzido um concentrado final e um rejeito de teor elevado. O rejeito rougher é reprocessado numa outra etapa de flotação, chamada scavenger, onde se obtém um rejeito final de baixo teor e um concentrado que reúne os minerais úteis que estavam no rejeito rougher, mas que é pobre para ser considerado produto final. Tanto o rejeito cleaner como o concentrado scavenger ainda contêm minerais úteis e por isso são retornados à etapa rougher. O circuito de flotação fica como mostrado na a baixo. Eventualmente, pode ser necessário usar vários estágios de limpeza (recleaner). É o caso da fluorita grau ácido, que tem teores de contaminantes (SiO2 e CaCO3) admissíveis muito baixos e, por isso, exige de 4 a 6 estágios de limpeza sucessivos. 
 O evento de uma partícula de mineral útil ao passar para o concentrado de uma operação de flotação depende do sucesso de uma série de eventos independentes como: a partícula deve entrar em contato com o coletor; o coletor deve adsorver sobre a superfície da partícula; a partícula com o coletor adsorvido deve colidir com um número de bolhas de ar suficiente para ser flotada; a partícula n ão pode desprender-se das bolhas durante o percurso ascendente; a partícula deve permanecer dentro da espuma e para ser transportada para a calha de concentrado. Na realidade, é impossível garantir que apenas uma única célula de flotação consiga fazer todo esse trabalho. Por isso, é necessário utilizar um banco de células de flotação, de modo a aumentar a probabilidade de todos esses eventos independentes ocorrerem com sucesso. A experiência industrial mostra que diferentes minérios precisam de diferentes tamanhos mínimos de banco de células. A Tabela abaixo mostra condições operacionais para flotação de diferentes minérios, bem como, o número de células usuais por banco. 
13 
 
 A circulação da polpa dentro do conjunto de células de flotação é feita pela diferença de nível entre as diversas células, a alimentação estando em um nível superior ao da descarga, de modo que os rejeitos fluam nesse sentido. Para o rejeito passar para a bancada seguinte, deve haver uma diferença de nível entre a descarga de uma bancada e a alimentação da seguinte. Já a circulação da espuma é feita por meio de calhas, como mostra a figura abaixo as espumas são recolhidas numa calha e conduzidas para o estágio seguinte. Na calha, existem jatos de água que ajustam a diluição da espuma (esta tende a ser mais seca que a alimentação) e ajudam a empurrá-la calha abaixo. Entretanto, o que faz mesmo com que o movimento ocorra é a depressão que existe junto do rotor, e que aspira a espuma para dentro da célula. 
14 
 Completando o fluxograma com as operações auxiliares mencionadas no item anterior, teremos o fluxograma mostrado na Figura 16, que consta de: adensamento da alimentaç ão, feito em ciclone desaguador; condicionamento com depressor ou ativador; condicionamento com coletor; flotaç ões rougher, cleaner e scavenger; desaguamento do concentrado em filtro a vácuo; bombeamento do rejeito para  um espessador; desaguamento do rejeito por espessamento. 
 
15 
9. MAQUINA DE FLOTAÇÃO Os componentes essenciais de uma máquina mecânica de sub-aeração são: 
 A terceira condição básica essencial à flotação, separabilidade dinâmica, envolve a utilização de um equipamento que apresente desempenho metalúrgico e capacidade adequada à realidade industrial. As células de flotação ainda são os equipamentos mais tradicionais no processo tanto para a flotação direta quanto inversa, abrange escalas de laboratório, piloto e industrial. 
 
16 
COMPONENTES BÁSICO DE UMA CÉLULA. 
 As maquinas de flotação trata-se de um tanque projetado para receber a polpa mineral alimentada, continuamente, por uma de extremidades e descarregá-la pelo lado oposto. Cada unidade desses tanques é chamada célula, que pode ser usada individualmente conforme figura abaixo, ou agrupado em conjuntos de duas ou mais células, as extremidades da células são aparafusadas, para facilitar a desmontagem. Numa extremidade do conjunto é instalado um compartimento de alimentação e, na extremidade oposta, um compartimento de descarga, este inclui um dispositivo para a regulagem do nível de polpa dentro das células. Embora existam modelos de células fechadas, a tendência moderna é não usar divisões entre uma célula e outra. A espuma sobe e é descarregada pela lateral (e em alguns modelos, como os mostrados) transbordando sobre calhas dispostas ao longo da extensão do conjunto de células. O material deprimido (não flotado) é arrastado pela corrente aquosa e sai pelo fundo da célula, passando para a célula seguinte e, finalmente, sendo descarregado pela caixa de descarga. Desta forma, há dois fluxos: um de deprimido, no sentido da caixa de alimentação para a caixa de descarga e outro de espuma, ascendente dentro das células e no sentido oposto ao do deprimido, através das calhas coletoras. 
 
 Tanque de fluxo aberto com caixas intermediárias e de descarga. 
 Rotor/difusor localizado próximo ao fundo. 
 Fonte independente de ar sob baixa pressão. 
 Controle de nível por válvulas de diafragma. (automático como opcional). 
 Poço de recirculação. 
 Direção reversível de rotação do rotor. 
 Tamanho de célula máximo de 42,5 m3. 
 Válvula guilhotina ou borboleta na entrada de ar: regular a vazão. 
 Motor elétrico: normalmente é acionada por motor de IV pólos (800 a 880 rpm). Visa reduzir o ângulo de abraçamento das correias de transmissão. 
 
 
17 
 O Rotor é instalado dentro da célula, no fundo da mesma conforme figura abaixo, suspensa por um eixo conectado a um acionamento (fora da célula e acima), girando dentro de um tubo e/ou estator. O rotor tem uma função inicial que é a de manter a polpa agitada e, portanto, em suspensão. O movimento de rotação do rotor gera uma região de pressão negativa dentro da célula. 
18 
 As máquinas de flotação com rotores são conhecidas como células mecânicas, existem vários projetos diferentes quanto ao formato da célula, e do projeto do conjunto rotor-estator e a outros aspectos mecânicos. A Figura abaixo mostra diferentesdesenhos de rotores e estatores utilizados pelos principais fabricantes de células de flotação. 
 
19 
 As células de projetos mais modernos têm formato cilíndrico, como veremos no próximo item, existem vários modelos e fabricantes, cada um com suas vantagens e desvantagem. De início, isto se deve à facilidade estrutural e construtiva deste formato. Em um segundo momento, aplicou-se a tecnologia oriunda da indústria química de reatores, que precisam fornecer agitação muito eficiente para o contato entre os reagentes - no caso da flotação o que se deseja é o contato partícula-bolha de ar. Verificou-se que as forças intensas de cisalhamento criadas pelo rotor são capazes de fornecer a energia necessária para a ruptura da barreira que é o filme de água da bolha e permitir melhor adesão bolha-partícula, mesmo para as partículas de pequena dimensão. O efeito indesejável da rotação da polpa dentro da célula foi resolvido mediante a instalação de defletores adequadamente projetados para impedir o movimento rotacional e dirigir os fluxos ascendentes e descendentes dentro da célula e maximizar a recirculação da polpa na região inferior, ao mesmo tempo em que a turbulência na região superior precisa ser reduzida para diminuir o descolamento bolha-partícula coletada. 10. CLASSIFICAÇÃO DE ALGUMAS CÉLULAS DE FLOTAÇÃO / FABRICANTES. 10.1 CÉLULAS DE AERAÇÃO FORÇADA. Células de aeração forçada (ar forçado),são equipamentos nas quais a aeração da polpa é feita pelo consumo de ar comprimido, mas a dispersão do ar e a mistura da polpa é feita por um Rotor rotativo. 
 DOOR-OLOVER (FLSmidth, EUA). 
 OK OUTOTEC (OUTOKUMPU). (Fabricado na Finlândia) 
 RCS (Metso, Suécia) 
 Denver DR (fabricado nos EUA) 
 MAXWELL (Canadá) 
 Outotec SkimAir® (Finlândia). 10.2 CÉLULAS SUB- AERADA. Células em que a aeração e a mistura de polpa são feitas por um rotor rotativo. 
 DENVER Sub-A. Feito nos EUA 
 WEMCO. FLSmidth; EUA 
 AGITAIR-Galigher (volume celular de 0,3 a 1000 pés3). 
 WS-Morococha (volume de células de 5 a 556 pés3. Fabricado no Peru). 
 BQR DELKOR (volume de célula de 5 a 556 pés3.) 
 CABINE (fabricada nos EUA) 
 MAXWELL (Canadá) 
 Gumbold (fabricado na Alemanha). 
 Wormen (fabricado na Austrália). 
20 
 10.3 CÉLULAS DE GRANDES VOLUMES Nas plantas de concentração em que os minerais de baixo grau e alta capacidade são tratados, eles usaram máquinas de flotação de grande volume (de 5.000 a 240.000 tpd). Células de flutuação de até 600 m3 de capacidade mais utilizadas pelas marcas: 
 WEMCO® SmartCell (FLSmidth, EUA). 
 WEMCO 1 + 1 ™ (FLSmidth; EUA). 
 células DORR-OLIVER (FLSmidth, EUA). 
 OUTOTEC (OUTOKUMPU). Finlândia 
 RCS (Metso, Suécia) 10.4 MÁQUINAS PNEUMÁTICAS Em que a aeração da polpa é feita fornecendo o ar comprimido por um sistema de aeração. Colunas: 
 Coluna METSO (Suécia) 
 Célula de coluna CPT (Canadá, EUA) 
 Células de flutuação de coluna CoalPro ™ (CPT, Eriez, Canadá) 
 Separador de espuma: 
 Separador de espuma HydroFloat (Eriez, Canadá, EUA) 
21 
 10.5 WENCO SMART CELL- FL SMIDTH - SUB- AERADA 
 Vantagens das células de flotação WEMCO® que a tornam uma das células mais vendidas em todo o mundo, com aproximadamente 70% do mercado. Esses recursos e vantagens são os seguintes: 
 Maior recuperação de partículas grossas. 
 Maior recuperação de partículas finas. 
 Transformação de energia em recuperação. 
 Entrada de ar na forma de Aspiração Automática (sem ventilador). 
 Consumo e controle automático de ar ajustável. 
 Consumo de ar em altura. 
 Baixa sustentação. 
 Alta disponibilidade e uso. 
 Tempos de residência e recuperação mais longos .. 
 Curto-circuito inferior, melhor hidrodinâmica. 
22 
 
23 
 
24 
 
 
25 
 
26 
27 
 
28 
 
29 
30 
 
31 
 
32 
 
33 
 
34 
 
35 
 
36 
 
37 
 
38 
 
39 
 
 
40 
10.6 OUTOKUMPU - OUTOTEC - AERAÇÃO FORÇADA 
 
41 
 PROCEDIMENTO PARA MANUTENÇÃO 
 
 
42 
 
43 
 
44 
 
45 
 
 
 
46 
10.7 DORR OLIVER - FL SMIDTH - AERAÇÃO FORÇADA 
 
 
47 
 
 
48 
 
 
49 
10.8 METSO - RCS - AERAÇÃO FORÇADA 
 
 
50 
 
 
51 
 
52 
10.9 FFE Xcell™ FLSmidth - AERAÇÃO FORÇADA 
 
Este modelo de máquina de flotação FLSmidth XCELL ™ é uma máquina de ar forçado caracterizada por um rotor de baixo perfil exclusivo e um estator em gaiola compacto. Diferentemente das máquinas tradicionais de flotação a ar forçado, tanto o rotor quanto estator estão localizados no centro da célula. O tanque de flotação possui defletores de mistura de profundidade total, este modelo fornece relativamente altas velocidades de polpa que são muito eficazes no levantamento de partículas grossas . 
 
53 
10.9 DENVER - AERAÇÃO FORÇADA. 
 
54 
A Célula de Flotação do tipo Denver, é a primeira célula mecânica do tipo aberto a incorporar a circulação vertical de polpa, possível pela combinação de um “ponto de recirculação” com o característico rotor de alimentação superior. Esse arranjo proporciona uma circulação vertical positiva da polpa similar à ação de um agitador com hélice. A polpa proveniente de uma zona intermediária da célula é circulada para baixo no olho do rotor, misturada com ar e difundida para fora ao longo de todo o fundo da célula, criando uma corrente ascendente uniforme. Esse princípio difere em relação à maioria das outras células mecânicas do tipo aberto, que circulam a polpa levantando-a do fundo da célula para o centro através de um elemento giratório . 
 
 
55 
 
 
56 
11. OUTROS MODELOS EQUIPAMENTOS DE FLOTAÇÃO. 11.1 COLUNA FLOTAÇÃO. 
 
 
57 
 VISTA – E E 
 
 
58 
 Equipamentos utilizados para flotação de partículas finas, abaixo de 0,105 mm. A coluna de flotação é diferente do processo convencional tanto na sua forma geométrica quanto na concepção de operação. A coluna pode ter seção redonda, quadrada ou retangular. Abaixo está apresentado o esquema padrão de uma coluna circular utilizada na flotação inversa. O layout é a grande vantagem de comparação com às células convencionais, em função dos seguintes pontos: 
 Equipamentos de maiores volumes; 
 Dispensa cobertura no prédio; 
 Não requer ponte rolante para manutenção na parte superior; 
 Também é utilizada para coluna do prédio, ou seja, pode sustentar as escadas de acesso e as plataformas (superior e intermediárias). 
 A alimentação da polpa, com todos os reagentes necessários, é feita aproximadamente a 2/3 da coluna e é distribuída por igual. A polpa em seguida desce a coluna através da área de mistura até encontrar uma corrente ascendente de bolhas produzidas num dispositivo de borbulhador. As partículas que colidem e que agregam as bolhas são levadas coluna acima até chegar na interface entre a zona de coleta e a zona de espuma. A zona de espuma é principalmente composta de gás com sólidos e líquido na lâmina entre as bolhas. A água de lavagem a qual é adicionada no topo da coluna, infiltra-se através deste leito e lava a espuma das partículas arrastadas. Exceto na região de alimentação (± 600 mm) e na região de injeção de ar, a coluna pode ser dividida em várias partes iguais, Esta 
59 
divisão garante a trajetória ascendente do gás e descendente da polpa e o número de divisões depende da área da coluna. Dependendo da dimensão, na superfície da coluna pode existir calhas internas ligadas a calha de transbordo periférica. Estas calhas, com inclinação do centro para a periferia, possibilitam a coleta da espuma sem ser necessário percorrer toda a trajetória de um raio. Quanto menor for a trajetória da bolha na superfície da coluna menor a chance dela se romper e contaminar o concentrado. 
 Descrição do sistema aspersor: Consiste de um manifold que recebe água e ar e distribuipara os tubos borbulhadores. O ar entra no manifold em um ponto e a água em outro e saem juntos pelos orifícios localizados no fundo. O orifício de saída garante a distribuição igual do fluxo (equilíbrio ar/água). Este fluxo misturado é injetado na coluna a alta velocidade. Uma súbita queda na velocidade quando a mistura entra na coluna provoca choques que criam bolhas . Observações: 1) Os elementos do borbulhador são projetados de modo a facilitar sua remoção da coluna, sem necessariamente interromper a operação. 2) O sistema é projetado para manter toda a polpa em suspensão e também para remover todo sólido sedimentado após uma breve parada (< 2 horas), ou seja, não é necessário drenar a coluna durante pequenas paradas. 3) Em alguns processos utiliza-se o retrofit que consiste em recircular parte do afundado (10%), juntamente com o ar no lugar dos sparger. A grande vantagem deste processo é operacional, pois, elimina entupimento no sparger, portanto, reduz limpeza. 
 
60 
A polpa de minério é alimentada na parte superior da coluna, enquanto o ar é injetado na parte inferior. Isto provoca um fluxo contra corrente das bolhas de ar em sentido ascendente com a polpa em sentido contrário. A região da coluna onde ocorre o contato entre bolhas de ar e partículas de sólido é chamada Zona de Coleta. As bolhas carregadas com sílica seguem o fluxo ascendente e se acumulam na parte superior da coluna formando uma camada de espuma chamada de Zona de Limpeza. A espessura dessa camada de espuma é variável, contudo sempre é necessário que ela exista porque traz estabilidade para as bolhas, evitando que elas estourem antes que sejam conduzidas para as calhas de rejeito (calhas de overflow). A polpa contendo o concentrado segue o fluxo descendente em direção a base das colunas e escoa pelo tubo de underflow. Nesta tubulação está instalada uma válvula responsável pelo controle da espessura da camada de espuma.